3D-skrivare och additiv tillverkning

Petter3D-skrivare, Guide till 3D utskrifter

_ROB6339

Vad är egentligen en 3D-skrivare och hur fungerar den?

Det finns olika sorters 3D-skrivare som är baserade på olika tekniker men det som är gemensamt för dem är att de faller in under produktionskategorin ”additiv tillverkning”. Till skillnad från konventionella metoder som till exempel fräsning, sågning och svarvning, där ett materialstycke bearbetas och material försvinner, skapas en komponent i en 3D-skrivare genom att material läggs till lager för lager. Detta tillvägagångssätt ger frihet att skapa komplexa geometrier som tidigare inte har varit möjliga att tillverka.

För att använda en 3D-skrivare måste man först skapa en 3D-modell i datorn, genom att använda ett CAD-program. Det innebär att man ritar upp exakt den geometri som man vill ska skrivas ut och sedan skickar den till sin 3D-skrivare. Vill du läsa mer om olika CAD-program kan du klicka här.

Vad används en 3D-skrivare till?

Kommer plastdetaljer sluta tillverkas med formsprutning och rotationsgjutning nu? Absolut inte. 3D-skrivare är inte gjorda för att tillverka 100 000 hinkar, det är ett jobb för formsprutning. Det största användningsområdet för 3D-skrivare är inom specialtillverkade detaljer som bara behövs i ett litet antal. Anledningarna till det är att det som sagt finns möjlighet att skapa komplexa geometrier och det krävs ingen verktygstillverkning för att ta fram en produkt, allt som behövs är en 3D-modell som skapas i en dator. Om man ska ta några exempel så passar 3D-skrivare perfekt för att tillverka fixturer för montering av komponenter, implantat för personer där en benbit behöver ersättas och i utvecklingsfasen av nya produkter då prototyper behöver tas fram.

Vilka är de olika teknikerna?

Det finns ett flertal olika tekniker och de klarar av att använda olika material. Nedan följer en genomgång av teknikerna.

FDM

FDM står för Fused Deposition Modeling och är den teknik som används i nästan alla 3D-skrivare för konsumentmarknaden. Tekniken bygger på att plast trycks ut genom ett munstycke som rör sig över en platta och plasten placeras ut lager för lager. Det går att likna vid en limpistol som rör sig maskinellt i ett plan och en platta som höjs och sänks. De vanligaste materialen som används för den här tekniken är ABS och PLA.

Fördelar med den här tekniken är att den är enkel att hantera, den är billig och det finns mängder av olika filament att köpa så det går att skriva ut i många färger. Nackdelarna är att vissa geometrier kräver att stöd byggs, hållfastheten i utskrifterna är begränsad och i konsumentmaskiner är måttnogrannheten och ytfinishen varierande.

Här är en film på en FDM-skrivare.

Utskrift från en 3D-skrivare med FDM-teknik.

Utskrift från en 3D-skrivare med FDM-teknik.

SLA

SLA är en förkortning av Stereolithography. 3D-skrivaren skapar objekt genom att härda plast i vätskeform, lager för lager, med hjälp av en UV-laser. Det finns 3D-skrivare för konsumenter som bygger på den här tekniken men de är inte lika vanliga som FDM. Fördelar med den här tekniken är att den har väldigt god upplösning och kan skapa genomskinliga utskrifter. Nackdelarna är att det lätt kan bli jobbigt att hantera vätskan vid påfyllning och efterbearbetning, vissa geometrier kräver stödmaterial, utskriften kräver härdning när den är klar i 3D-skrivaren och storleken på den här sortens 3D-skrivare är ganska liten.

Det finns en teknik som är ganska lik SLA som kallas DLP och då härdas vätskan av en projektor istället för en laser.

Här kan du se ett klipp på när en SLA-maskin arbetar. OBS, klippet har kraftigt ökad hastighet.

Utskrift från en SLA-maskin.

Utskrift från en SLA-maskin. Notera att tornet är ihåligt och det går en spiraltrappa inuti.

SLS

SLS är förkortningen som används när man pratar om lasersintring. När man sintrar används, likt SLA, en laser för att sammanfoga material. I lasersintring är det dock plast i pulverform som delvis smälts samman, lager för lager, för att skapa en detalj. Den här tekniken hittar man inte i konsumentmaskiner, de maskiner som finns är väldigt stora, minst som två kylskåp bredvid varandra. Fördelar med lasersintring är att det inte behöver skapas några stödmaterial under utskriften, komponenterna får goda materialegenskaper och mycket komplexa geometrier kan skapas. Nackdelarna med tekniken är att hanteringen av pulvermaterialet är krävande och materialen som används är dyra.

Den här tekniken har även en fördel i att nästan alla material som går att producera i pulverform och som har en smältpunkt i teorin går att sintra. Det gör att det finns 3D-skrivare baserade på den här tekniken som skapar utskrifter i till exempel metall.

I det här klippet kan du se hur det går till när en 3D-skrivare med SLS-teknik arbetar.

Utskrift från en SLS-skrivare. Källa: Solidconcepts

Utskrift från en SLS-skrivare. Källa: Solidconcepts

Polyjet

Polyjet är en teknik där små droppar av två olika polymerer läggs ut på på en platta och sedan härdas de direkt av UV-strålning. Det ena materialet är själva byggmaterialet och det andra är ett stödmaterial som enkelt kan tas bort när en utskrift är klar. Tekniken är jämförbar med SLA då den ger fin yta och använder UV för att härda modellen. En nackdel som processen har är att den skapar stödmaterial men eftersom det är gjort i ett annat material än själva utskriften är det relativt enkelt att separera modell och stöd.

Här är en film på en polyjet som skriver ut.

Lampa utskriven i en 3D-skrivare med polyjet-teknik.

Lampa utskriven i en 3D-skrivare med polyjet-teknik. Källa: 3ders

CJP

ColorJet Printing, eller CJP, är en pulverbaserad teknik där ett lager pulver läggs ut och sedan används ett skrivarhuvud, likt en bläckskrivare, för att lägga ut en vätska som binder samman pulvret på rätt ställen till en solid yta. Byggytan sänks en lagertjocklek sedan upprepas processen tills en detalj är klar. Likt SLS kräver inte den här tekniken något extra stödmaterial och därför kan väldigt komplexa geometrier skapas enkelt. En sån här 3D-skrivare kan även använda flera färger samtidigt vilket är ganska unikt. Nackdelen med den här tekniken är att den bygger i keramiska material och därför blir de färdiga modellerna sköra.

I det här klippet förklaras hur en CJP-skrivare fungerar.

Komponenter skapade i en 3D-skrivare med CJP-teknik.

Komponenter skapade i en 3D-skrivare med CJP-teknik. Källa: 3ders

Behöver du svar på någon ytterligare fråga?

Mer information om 3D-skrivare och 3D-utskrifter hittar du i vår blogg. Hittar du inte det du söker där är det bara att kontakta oss.

Tyckte du att den här guiden var bra och vill ha koll  på när fler liknande inlägg görs så gilla vår sida på Facebook eller följ oss på Twitter.