3D tiskalnik
Uporaba 3D tiskalnika
FDM Tehnologija
3D tiskalniki
3D tiskanje
Aditivni proces tiskanja

3D tiskalnik

3D tiskanje ali aditivna proizvodnja je proces izdelave tridimenzionalnega trdega modela s pomočjo digitalnega modela oziroma digitalne datoteke. Izdelava 3D tiskanega modela je dosežena s tako imenovanim aditivnim (dodajnim) procesom. V postopku 3D tiskanja se model tiska po plasteh, dokler ni v celoti natisnjen. Vsako od teh plasti je mogoče videti kot tanko rezino v vodoravnem preseku morebitnega modela.

Uporaba 3D tiskalnika

Postopek se začne z izdelavo virtualne zasnove modela v 3D modelirnem programu, ali pa z uporabo 3D optičnega bralnika (skenerja), ki izdela 3D digitalno kopijo modela in ga prestavi v 3D modelirni program. Datoteka ima končnico stl. Da lahko 3D modelirni program datoteko za 3D tiskalnik pripravi za tiskanje, mora najprej celoten digitalno obdelani model horizontalno razsekati na stotine ali tisoče horizontalnih rezin. Ko je stl datoteka pripravljena in naložena v 3D tiskalnik, ta ustvari model plast za plastjo. 3D tiskalnik prebere vsako plast kot 2D sliko in nadaljuje, dokler ne ustvari tridimenzionalnega modela brez vidnega plastenja. 3D tiskanje v pravem pomenu besede se nanaša na postopek nalaganja materiala v posteljico iz prahu, z vbrizgavanjem skozi tiskalnikove glave. Nedavno se je pojem razširil, tako da lahko vključuje širši spekter tehnik 3D tiskanja, med drugim na primer iztiskanje ter sintriranje. Danes je na voljo veliko načinov aditivnih procesov. Med seboj se v glavnem razlikujejo po tem, kako so plasti nanešene ena na drugo za izdelavo dela modela in od uporabljenega materiala. Nekatere metode uporabljajo taljenje ali mehčanje materiala za proizvodnjo plasti, npr. selektivno lasersko taljenje ali SLM, neposredno lasersko sintiranje (DML), selektivno lasersko sintiranje (SLS), ciljno nalaganje materiala (FDM) in fuzijsko filamentno proizvajanje ali FFF. Ostali tekoči materiali uporabljajo druge sofisticirane tehnologije, kakršna je na primer stereolitografija ali SLA. Pri LOM ali laminiranem 3D tiskanju so plasti z lepilom prevlečenih materialov zaporedno zlepljene skupaj in z laserskim rezalnikom ali nožem razrezane v oblike. Pri tem procesu se kot materiali uporabljajo papir, plastika ali kovine. Tehnike 3D tiskanja so na kratko opisane spodaj, več o vrstah in lastnostih pa preberite na strani 3D tiskalniki.

Iztiskanje
FDM tehnologija deluje na principu ciljnega nalaganja materiala po plasteh. 3D tiskalnik segreva termoplastični material v delno tekoče stanje, ter ga nalaga po plasteh. Materiali so lahko beton, termoplastike, pa tudi užitni materiali, na primer čokolada.
žični proces
EBF je proces z dodajanjem. Uporablja usmerjen elektronski žarek. Kovina, ki se dovaja, se tali in se nanaša z enim slojem na vrh vrteče se površine. Deli zahtevajo manj surovin in manj končne strojne obdelave od tradicionalnih metod proizvodnje.
Zrnat proces
Sem spadajo procesi: Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Electron Beam Melting (EBM), Selective Laser Melting (SLM), Selective Heat Sintering (SHS) in Selective Laser Sintering (SLS). Postopek uporablja selektivno taljenje meterialov v granulirani postelji. Za taljenje materialov se uporablja laser. Uporabimo lahko materiale kot so steklo, keramika, titan, krom, jeklo, kobalt, aluminij, termoplastika.
3D tiskanje s posteljico iz prahu in vbrizgno glavico
Gre za tako imenovan PP Plaster based 3D printing, kjer se vbrizgna tiskalna glavica premika čez posteljico prahu in nanaša tekoči vezivni material. Tanka plast prahu se razprši po končanem odseku in postopek se ponovi. Po končanem tiskanju se navezani prašek samodejno ali ročno odstrani. Uporabljeni materiali so lahko mavec, glina, koruzni škrob.
Laminirano 3D tiskanje
Laminated Object Manufacturing (LOM), pri katerem so plasti z lepilom prevlečenih materialov zaporedno zlepljene skupaj in z laserskim rezalnikom ali nožem razrezane v oblike. Uporabimo lahko materiale kot so papir plastika ali kovine.
Svetlobno polimerizirano 3D tiskanje
Stereolithography (SLA) in Digital Light Processing (DPL) sta načina tiskanja, pri katerih je tekoči polimer izpostavljen nadzorovani svetlobi. Izpostavljen tekoči polimer se strdi, gradilna plošča pa se pomakne v majhnih korakih navzdol. Tako je tekoči polimer ponovno izpostavljen svetlobi. Postopek se ponavlja tako dolgo, dokler model ni zgrajen. Uporabimo ga lahko za materiale kot so epoksipolimer, togi ali fleksibilni fotopolimer. Podobna tehnika je z uporabo sintetičnih smol, ki se strdijo s pomočjo LED diod. Tehnika se uporablja za izdelavo modelov iz različnih materialov, ki se strdijo na različnih stopnjah.
3D biotiskanje
Gre za proces ustvarjanja 3D modelov z uporabo celic in enkapsulacijskega materiala. 3D biotiskanje je predmet intenzivnih raziskav v akademskih ustanovah. Ena izmed glavnih področij biotiskanja je področje tkivnega inženirstva v regenerativni medicini. Vključuje raziskovalce iz področja znanosti materialov, celične biologije, inženiringa vseh vrst ter medicine. Prihodnost 3D biotiskanja je zagotovo ustvarjanje različnih vrst tkiva, ki vključujejo kožo, kosti, hrustanec, srčno tkivo ter nadomestne organe. Material, ki ga pri tem uporabimo, se imenuje Bioink.
Nano 3D tiskanje
Ta vrsta tiskanja se uporablja za tiskanje delcev v nano velikosti. Predmeti se po navadi tiskajo na trdo podlago iz silicija, katere se držijo po tiskanju, saj so premajhni in prekrhki za premikanje po tiskanju.
Stroški 3D tiskalnikov so se drastično zmanjšali v zadnjih nekaj letih, saj je 3D tiskalnik leta 2010 stal 20000$, danes pa stane manj kot 1000$. Kar nekaj podjetij je v letu 2013 izdelalo 3D tiskalnike, ki so stali med 400 in 500 evri. Danes lahko kupimo profesionalni 3D tiskalnik že za približno 1500$.