Tehnologii - Bytes2Matter

Grading system:

  • Cost of prints
  • Size of prints
  • Speed
  • Functionality of prints
  • Resolution
  • Surface finish
  • Materials
  • Overall applicability

FDM (Fused Deposition Modelling):

  • Tehnologia FDM, denumita si FFF (Fused Filament Fabrication) a fost introdusa pentru prima oara de Scott Crump in anii ’80 si comercializata de Stratasys is anii ’90.
  • Aceasta metoda de fabricare aditiva are la baza topirea unui filament (sau granulat) termoplastic si depozitarea lui strat cu strat, pe suportul unei placi incalzite, conform unui „plan”, numit G-Code, pentru a forma un obiect fizic tridimensional. Prin topirea partiala a suprafetei stratului anterior, fiecare strat se sudeaza instant de restul constructiei. Aceasta metoda de printare permite fabricarea rapida si precisa a unor obiecte din material termoplastic cu calitati similare celor obtinute prin injectie, dar la costuri mult mai mici pentru prototipuri sau serii restranse.
  • La momentul de fata, FDM este tehnologia cea mai accesibila din toate punctele de vedere: costul masinilor si al materialelor, viteza de executie, dimensiunea, functionalitatea si calitatea obiectelor. Totodata, FDM permite si optimizari geometrice si materiale, altfel posibile doar cu tehnologia PolyJet. De exemplu, cu FDM se pot printa elemente cu miezul gol sau cu o umplere partiala, pentru a reduce costul si greutatea, mentinand rezistenta, functionalitatea si aspectul exteiror.
  • Printerele FDM pot printa cu o gama larga de materiale, variind de la termoplastice clasice, ca ABS sau PLA, panamateriale elastice (TPU, TPE) sau biodegradabile si solubile in apa. In general, printerele utilizeaza un singur material pentru fiecare obiect printat, insa exista si posibilitatea printarii cu o combinatie de 2 materiale, dintre care unul poate fi solubil in apa si utilizat ca material de suport sacrificabil pentru printarea elementelor in surplomba.
  • Unele modele pot printa cu pana la 4 materiale diferite sau le pot chiar combina pentru a forma mixturi cu prorietati noi, dar aceste functii sunt inca experimentale si, pe langa complexitatea procesului, prezinta si dificultati mai mari in dezvoltarea modelelor 3D.
  • Printarea FDM este folosita cu succes de multe firme din domeniul productiei de masini, aeronautice si alimentare, sau de birouri de proiectare, pentru a produce si testa rapid prototipuri, sau pentru a fabrica elemente functionale pentru imbunatatirea proceselor industriale. Astfel, aceste firme isi reduc costurile, atat prin productia mai ieftina a prototipurilor si seriilor mici, cat si prin avantajele pe care prototipurile multiple pot sa le dea in evitarea greselilor de proiectare.
  • In jurul acestei tehnologii s-a dezvoltat o comunitate mondiala inpresionanta care a contribuit la dezvoltarea si popularizarea acestei metode de fabricare aditiva.

SLA (Stereolitography)

  • Tehnologia SLA este cea mai veche forma de printare 3D si a fost inventata in 1980, in Japonia, de catre Dr. Kodama, dar patentata in 1986 de Chuck Hull, co-fondator al 3D Systems Corporation.
  • SLA utilizeaza ca material de baza rasini fotopolimerice lichide, deci principiul de functionare este opusul tehnoligiei FDM. In loc sa topeasca materialul, printerele SLA utilizeaza lasere UV pentru a expune si intari rasina fotopolimerica in ariile definite in „planul” G-Code. Acest proces are loc intr-o baie de lichid, cu fundul transparent, prin care laserul UV poate desena geometria unui strat pe o placa mobila scufundata in baie. Dupa finalizarea unui strat, placa este ridicata cu o fractiune de milimetru si urmatorul strat este desenat peste cel anterior, pentru a forma obiectul 3D.
  • Tehnologia SLA permite rezolutii de pana la 25µm, astfel incat suprafata este aproape neteda fara postprocesare. Acest nivel de detaliu face tehnologia SLA foarte atractiva pentru aplicatii in bijuterie si medicina dentara.
  • Fotopolimerii utilizati variaza de la elastic la rigid, existand si materiale speciale, cum ar fi ceara de mulaje sau rasini pentru aplicatii dentale.
  • Printerele SLA sunt, in general, limitate la dimensiuni de pana la 20x20x20 cm si pot printa obiecte cu un singur material. La fel ca tehnoligia FDM, printurile SLA au nevoie de material de suport pentru elementele in surplomba, insa acesta poate fi numai din acelasi material cu obiectul printat, necesitand indepartarea prin taiere si slefuire.

DLP(Digital Light Processing)

  • DLP este o tehnologie care se refera la modul de proiectare a unei imagini cu ajutrul unor micro-oglinzi reglabile. Initial, chipurile DLP, dezvoltate la Texas Instruments, de Larry Hornbeck, in 1987, au fost folosite pentru proiectoare digitale, dar in scurt timp s-a identificat si potentialul pentru printarea 3D.
  • Printerele DLP functioneaza pe acelasi principiu si cu aceleasi materiale ca cele SLA, dar folosesc in loc de lasere UV un proiector pentru a imprima intreaga imagine a unui strat deodata.
  • Avantajele principale ale tehnoligiei DLP sunt rezolutiile de pana la 10µm si viteza de printare. In schimb, dimensiunile de printare sunt limitate de calitatea si rezolutia proiectoarelor.

SLS (Selective Laser Sitering)

  • La fel ca in cazul tehnologiei SLA, printerele SLS utilizeaza lasere pentru a construi obiectul 3D strat cu strat, insa, in loc de rasini fotopolimerice lichide, folosesc o pudra foarte fina (in general nylon) pe care o topesc pentru a produce fuziunea cu stratul precedent.
  • Principiul de functionare se bazeaza pe distribuirea unui strat foarte subtire de pudra (pana la 25µm) pe intreaga suprafata de printare si, topirea si intarirea materialului numai in ariile marcate in „plan”. Dupa ce un strat a fost finalizat, fundul cutiei de printare este coborat si un nou strat de pudra este intins si prelucrat. Prin aceasta metoda de productie, printerele SLS pot construi obiecte foarte complexe, cu surplombe sau detalii filigrane, deoarece fiecare strat are ca suport toate straturile de dedesubt. Dupa terminare printului, cutia de printare este desfacuta si pudra neprelucrata este indepartata, pentru a dezvalui elementele printate. Elementele printate au nevoie de o usoara postprocesare pentru a fi curatate, dar suprafata are in general o calitate uniforma, mata.
  • Aceasta metoda este foarte bine dezvoltata in productia industriala, insa este este asociata cu costuri mai ridicate, in special pentru elemente care nu umplu intregul volum de printare (pudra ramasa neprelucrata se poate recicla numai partial). De asemenea, printerele SLS sunt mult mai scumpe decat celelalte tehnologii si au un consum energetic mai ridicat. Avantajele sunt insa legate de libertatea absoluta a geometriei si rezistenta ridicata a materialului de printare, deci si a produsului printat.
  • In comparatie cu FDM, printerele SLS nu pot printa elemente cu miez gol sau umplut partial.