3D nyomtatás különböző technológiákkal I. – az FDM eljárás

Üdvözöllek a blogon, Kedves Látogató! Az oldalon a 3D nyomtatással, 3D nyomtatókkal és azok alkalmazási lehetőségeivel kapcsolatos bejegyzésekkel találkozhatsz majd; célunk egy olyan, a 3D nyomtatás minden területét magába foglaló platform kiépítése, amely összefogja a 3D nyomtatás iránt érdeklődőket, a 3D modellezéssel foglalkozó tervezőket, a 3D nyomtatóval rendelkező helyeket, ahol terveiteket ki tudjátok nyomtatni; legyen szó egy egyszerűbb FDM technológiával működő asztali 3D nyomtatóról, vagy egy szerkrény méretű lézeres ipari eszközről: a 3D nyomtatás a jövőben valószínűleg át fogja alakítani a műanyag tárgyainkról alkotott képet.

IMG_2293

A 3D nyomtatás technológiáját gyakran nevezik gyűjtőnéven rapid prototípusgyártásnak illetve ’fabbing’-nek is; jóllehet ezzel a névvel az additív digitális gyártási eljárásokat szoktuk illetni, ugyanis léteznek más, szubtraktív elven működő digitális prototípusgyártási technikák is, gondoljunk csak a CNC megmunkálásra.

IMG_2087

A 3D nyomtatás ára nagyban függ a felhasznált alapanyag költségétől, valamint az eljárás energia- és erőforrásigényeitől. A jelenleg legelterjedtebb 3D nyomtatási technológia a műanyag szálolvasztásos módszer, melyet szokás FDM vagy FFD technológiának is nevezni. Gyakorlatilag az összes megfizethető árú készülék ezt az elvet alkalmazza, ez ugyanis a legolcsóbb mind a technológiát, mind a felhasznált alapanyagot illetően. A legelterjedtebb ipari felhasználású FDM gépek a Dimension uPrint sorozata, amely ABS műanyagból készít ipari minőségű prototípusokat, lúggal kimosható támaszanyaggal. Szintén a Stratasys családjába tartozó FDM-es 3D nyomtató a Mojo, amely temperált kamrájában szintén ABS műanyaggal képes dolgozni. A Dimension és Mojo gépek ára – hiába az olcsó technológia – elég borsos, ezeket az asztali 3D nyomtatókat ugyanis ipari felhasználásra szánták. Kisebb irodák, cégek számára megfizethetőbbek a RepRap szerű készülékek: az eredeti, open-source 3D nyomtató alapján épített gépek ma már egy millió forintnál is olcsóbban hozzáférhetőek, és képesek ABS illetve környezetbarát, biológiailag lebomló PLA műanyaggal is dolgozni. A piacon gyakorlatilag naponta jelennek meg új asztali 3D nyomtatók, a legolcsóbb változatokat már pár száz dolláros áron be lehet szerezni, igaz itt a felhasználónak kell összeszerelni a gépet. Ebbe a csoportba tartoznak a Cube, Up!, MakerBot, RepRap, Rostock, Felix, Mendel, Printrbot, Solidoodle és Leapfrog gépek, melyek nagy része néhány ezer eurós áron megvásárolható. Az alacsony áruk mellett ezekhez az open-source gépekhez a 3D nyomtatási alapanyag is jóval olcsóbban beszerezhető, míg a drágább, zárt rendszerű FDM 3D nyomtatókhoz az alapanyag – jóllehet ugyanarról a csaknem 2 mm átmérőjű műanyag szálról beszélünk – már csak chip-pel ellátott kazettákban vásárolható meg, sokszoros áron.

IMG_2279

Az FDM (Fused Deposition Modeling) technológiát használógépek közös jellemzője, hogy az alapanyag tekercseken, 3 mm vagy1.73 mm átmérőjű szál formában áll rendelkezésre. Ezt a szálat húzza be egy léptető motor az extrudáló fejbe, ahol 200 Celsius körüli hőmérsékleten megolvasztja és kipréseli a néhány tized milliméteres fejen. Ez az olvadék amint kijut a szerszámból, lehűl, a vízszintes rétegek így ragadnak egymáshoz. ABS-szel történő 3D nyomtatás esetén a 3D nyomtató munkaterületének a 3D nyomtatás ideje alatt temperáltnak kell lennie, a munkalapot is célszerű 110 Celsius körüli hőmérsékletre fűteni, az ABS ugyanis nagyon érzékeny a hőtágulásra; „hidegen” nyomtatva már az első réteg deformálódik, nagyobb darabok 3D nyomtatása pedig egyszerűen elképzelhetetlen lenne. Ezzel szemben a PLA (politejsav) sokkal flexibilisebb anyag, nem igényel temperált környezet, ráadásul egy biológiailag teljesen lebomló anyagról van szó, amely komposztálható. Többféle színben elérhető mindkét szokásos műanyag, léteznek azonban egészen különleges 3D nyomtatási alapanyagok is, amelyek szintén használhatók ezekkel a nyílt rendszerű asztali 3D nyomtatókkal.

Az FDM technológiával gyakorlatilag minden olyan anyag felhasználható 3D nyomtatáshoz, amely hőre megolvad és extrudálható. A kisérletező kedvű fejlesztők így számos speciális anyagot dobtak a piacra, mint például a Laywoo3D, a LayBrick vagy éppen a Taulman Nylon. Laywoo3D gyakorlatilag finom fűrészpor egy polimerrel összeragasztva, mely lehetővé teszi, hogy fából 3D nyomtatással készítsünk el tárgyakat, a LayBrick pedig ennek a párja, csak itt mészkőpor vagy polimerrel megkötve, és így – ugyanazon az elven mint az ABS és PLA 3D nyomtatott műanyagoknál – kőszobrokat nyomtathatunk asztali 3D nyomtatónkon.

DSC_0004

A nylon-t régóta használják a műanyagiparban, ugyanis egy rendkívól rzgalmas, ellenálló és tartós anyagról van szó. Nem régóta elérhető 1.73mm és 3mm-es kiszerelésben is, így a vállalkozókedvű 3D nyomtatással foglalkozók már ki is próbálhatták. Ami további kisérletezésre adhat okot, az az, hogy a nylon remekül színezhető közönséges ruhafestékkel is, így akár többféle színnel is megfesthetjük még a 3D nyomtatás előtt az alapanyagunkat.

IMG_2282

Remélem sikerült egy kis betekintést nyújtani az FDM technológiával történő 3D nyomtatás világába és a felhasznált anyagok és 3D nyomtatók kínálatába. A következő bejegyzésben egy másik, az Objet cég által kifejlesztett és mára egyre szélesebb körben elterjedt 3D nyomtatási technológiáról, a fotopolimerekkel dolgozó DLP elven működő, nagyfelbontású 3D nyomtatókról lesz szó, ha szeretnétek mindig időben értesülni a legfrissebb bejegyzésekről, iratkozzatok fel a hírlevelünkre!