Co to jest druk 3D i gdzie można go spotkać?

Druk 3D ostatnimi czasy stał się bardzo popularny. Coraz częściej słyszymy, że wydrukowany model pomógł lekarzom przy skomplikowanej operacji (np. serca) czy pozwolił na wydrukowanie prototypu karoserii samochodu. Drukowanie 3D pozwala na szybkie i względnie tanie prototypowanie, sprawdzenie czy zaprojektowany przez nas element lub mechanizm będzie działał poprawnie lub czy będzie pasował do innych elementów. Taki element może zostać wydrukowany w kilka godzin, podczas gdy przygotowanie np. formy wtryskowej, a następnie jej użycie trwałoby o wiele dłużej oraz było bardziej kosztowne.

Zatrzymajmy się za chwilę przy pojęciu druku 3D – co to właściwie jest i na czym polega? Druk 3D to przyrostowa technologia tworzenia elementów, która swoim procesem przypomina trochę budowanie domu, gdzie z odpowiednich materiałów (cegieł, pustaków, zaprawy) powstaje dom. Podobnie jest przy drukowaniu 3D. Najczęściej tym materiałem w przypadku drukarek 3D jest różnego rodzaju plastik, ale można też spotkać drukarki, w których materiałem budulcowym jest żywica światłoutwardzalna czy proszki metalu.

Technologie druku 3D

Istnieje wiele metod druku 3D, ale jedną z najpopularniejszych jest metoda FDM (ang. Fused Deposition Modeling). Wykorzystuje ona materiały termoplastyczne (m.in. plastik, gumę, materiały drewnopodobne itp.). Materiał jest rozgrzewany do temperatury topnienia, a następnie nakładany warstwa po warstwie zgodnie z programem sterującym zwanym GCODE.

Rysunek 1. Technologia FDM – nakładanie materiału warstwa po warstwie [1]

Rysunek 2. Prusa i3 MK2 – jedna z najpopularniejszych drukarek drukujących w technologi FDM [2]

Kolejna metoda SLA (stereolihography) do tworzenia wydruków wykorzystuje materiały światłoutwardzalne. Taki materiał najczęściej ma postać cieczy, a do jego utwardzania wykorzystywana jest wiązka lasera o odpowiedniej mocy. Wiązka ta utwardza ciecz, która przyjmuje postać ciała stałego.

Rysunek 3. Przykładowe wydruku wykonane w technologi SLA – wydrukowane na drukarce Formlab 2 [3]

Rysunek 4. Drukarka Foamlabs 2 drukująca w technologi SLA [4]

Podobnie jak w metodzie FDM, obiekt powstaje warstwa po warstwie. Jednak w tym przypadku można uzyskać większą dokładność, niż w przypadku metody FDM. Ta metoda pozwala na uzyskanie bardzo wysokiej jakości wydruku. Niestety drukarki drukujące tą metodą są drogie, również koszt materiału (żywicy światłoutwardzalnej) też nie należy do najniższych.

Kolejną metodą jest SLS (ang Selective Laser Sintering). Metoda ta, w przeciwieństwie do SLA, zamiast żywicy światłoutwardzalnej wykorzystuje odpowiedni proszek polimerowy (najczęściej poliamid PA12 i PA11).

Rysunek 5. Wydruku wykonane w technologii SLS – stanowisko Bibus menos podczas Dni druku 3d 2017 r.

Tutaj również, do utwardzania wykorzystywane jest światło lasera. Jednak różnice stanowi fakt, że po każdej warstwie musi zostać nałożona nowa warstwa proszku. Bliźniaczą metodą jest DMP (ang. Direct Metal Printing) – zamiast poliamidu wykorzystuje ona sproszkowany metal. Alternatywna nazwa to DMLS (ang. Direct Metal Laser Sintering).

CJP (ang. ColorJet Printing) od innych metod wyróżnia to, że z jej pomocą możliwe jest tworzenie wielokolorowych wydruków 3D. Przebieg drukowania przebiega podobnie jak przy SLS, jednak głowica przypomina tą z drukarek atramentowych. Głowica dozuje odpowiednią ilość kolorowego spoiwa, co pozwala na uzyskanie wielokolorowych wydruków.