Introduktion til 3D-print - Teknologier

Hvad er Additive Manufacturing?

Betegnelsen Additive Manufacturing (AM) – også kaldet 3D-print – dækker over mange forskelligartede teknologier, der kan anvendes med en lang række forskellige materialer som bl.a. metal, plast, keramik og voks til at fremstille (printe) færdige emner direkte fra en digital 3D CAD-fil.  

 
Figur: Digital 3D CAD fil (venstre) og foto af printet emne (højre)

Afhængig af anvendelsen deles AM-betegnelsen typisk op i Rapid Prototyping (RP) og Rapid Manufacturing (RM). Rapid fordi antallet af produktionstrin er få sammenlignet med de fleste andre produktionsformer (ideelt set kun ét) og fordi produktionen ikke er afhængig af, at der først skal fremstilles specialværktøjer eller støbeforme til produktionen. Dette er også med til at gøre teknologien til et billigt alternativ til konventionelle fremstillingsteknologier for små seriestørrelser.

Graferne viser typiske trends for enhedspris som funktion af seriestørrelse for hhv. Additive Manufacturing og traditionel produktion.

AM-teknologierne

Ved de mest almindelige former for Additive Manufacturing opbygges emnerne lag for lag i det ønskede materiale i AM-maskinen (3D-printeren) - f.eks. ved at smelte, svejse eller lime tynde lag af pulver sammen, hærde væske ved hjælp af UV lys, eller smelte tynde plasttråde sammen. De mest udbredte AM-teknologier er beskrevet i tabellen nedenfor. Se desuden vores maskin- og materialeguide under Processer & materialer for en mere detaljeret beskrivelse og specifikationer for de enkelte teknikker.

På figuren nedenfor er vist en illustration af princippet bag Selective Laser Sintering (SLS). Princippet er det samme for Selective Laser Melting (SLM), blot med den forskel at de anvendte energier er meget højere, da der printes i metal. Princippet for SLA-printeren er lidt anderledes idet der anvendes væske (fotopolymer) i stedet for pulver, men processen ligner den i SLS og SLM: En platform flyttes nedad i et kar med fotopolymer-væske og emnerne bygges lag for lag med en UV-laser.
 

Illustration af princippet bag SLS-teknikken. Plast-emnerne (a) printes lag for lag på platformen (b), der langsomt rykkes nedad i ryk på 0,12 mm efterhånden som der bygges et nyt lag på toppen af emnet. En pulverudlægger (c) sørger for at lægge et nyt lag pulver ud hver gang platformen og emnet er rykket én tak ned. Selve byggeprocessen varetages af en laser (d), der vha. et roterbart spejl (e) scanner henover overfladen og sintrer plastpartiklerne sammen med hinanden og laget nedenunder i den ønskede (todimensionelle) geometri. For at fylde pulverudlæggeren med pulver og opsamle overskydende pulver, er maskinen desuden udstyret med to pulvercontainere (f) og to opsamlingscontainere (g). Under printprocessen er emnerne omgivet af løst pulver (h), der sammen med pulveret i opsamlingscontainerne kan genbruges. Kammeret og pulveret varmes op vha. infrarøde lamper og varmeelementer.

Den lagvise opbygning af emnerne i 3D printeren er illustreret i figuren nedenfor.

Emnerne opbygges lag for lag i printeren. Figuren viser et emne efter hhv. 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130 og 150 lag. 

I forhold til traditionelle fremstillingsteknologier

Additive Manufacturing er en hurtig, præcis og fleksibel produktionsform. Med AM er man ikke bundet af de samme begrænsninger i geometri, som man oplever med traditionelle fremstillingsteknologier, og man kan i princippet fremstille alt, hvad der kan tegnes i en computer. AM er især velegnet til hurtig og præcis fremstilling af prototyper og til direkte serieproduktion af emner med høj geometrisk/strukturel kompleksitet, emner med specielle funktionaliteter/egenskaber, individuelt kundetilpassede emner, produkter, hvor der er brug for at lave ændringer i designet undervejs, eller hvis man har brug for hurtig produktion af relativt få emner.

Procesparametrene anvendt under selve byggeprocessen kan bruges til at tune de mekaniske/fysiske egenskaber af det færdige emne. For eksempel kan man i SLM-maskinen variere bl.a. laser power, laser hastighed og afstanden mellem laserbanerne. Dette giver mulighed for at kontrollere mikrostruktur og materialeegenskaber af det færdige metalemne og dermed opnå unikke funktionaliteter.   

Oversigt over maskiner

Vi råder over mange forskellige 3D-printteknologier og via vores netværk har vi adgang til endnu flere.

I tabellen nedenfor ses de mest almindelige materialer og teknologier. Tabellen er vejledende og har du specielle ønsker (til materiale, byggestørrelse, lagtykkelse, overfladekvalitet, mv.), så kontakt os og få en uforpligtende snak om dine muligheder.