additivfremstilling eller 3D-udskrivning har været en populær metode til at skabe prototyper siden 1980 ‘ erne og bliver hurtigt den hurtigste og mest overkommelige måde at oprette brugerdefinerede forbrugsvarer på. Men hvordan fungerer denne trendy teknologi?

der er flere forskellige metoder til 3D-udskrivning, men den mest anvendte er en proces kendt som Fused Deposition Modeling (FDM). FDM-printere bruger et termoplastisk filament, der opvarmes til dets smeltepunkt og derefter ekstruderes lag for lag for at skabe et tredimensionelt objekt.teknologien bag FDM blev opfundet i 1980 ‘ erne af Scott Crump, medstifter og formand for Stratasys Ltd., en førende producent af 3D-printere. Andre 3D-udskrivningsorganisationer har siden vedtaget lignende teknologier under forskellige navne. Det Brooklyn-baserede firma MakerBot (nu ejet af Stratasys), blev grundlagt på en næsten identisk teknologi kendt som Fused Filament Fabrication (FFF).

Sådan fungerer FDM

objekter oprettet med en FDM-printer starter som computerstøttet design (CAD) – filer. Før et objekt kan udskrives, skal dets CAD-fil konverteres til et format, som en 3d — printer kan forstå-normalt .STL format.

FDM-printere bruger to slags materialer, et modelleringsmateriale, der udgør det færdige objekt, og et støttemateriale, der fungerer som et stillads til at understøtte objektet, når det udskrives.

under udskrivning har disse materialer form af plasttråde eller filamenter, der afvikles fra en spole og føres gennem en ekstruderingsdyse. Dysen smelter filamenterne og ekstruderer dem på en base, undertiden kaldet en byggeplatform eller et bord. Både dysen og basen styres af en computer, der oversætter dimensionerne på et objekt til koordinater for dysen og basen, der skal følges under udskrivning.

i et typisk FDM-system bevæger ekstruderingsdysen sig over byggeplatformen vandret og lodret og “tegner” et tværsnit af et objekt på platformen. Dette tynde lag af plast afkøles og hærder, straks bindende til laget under det. Når et lag er afsluttet, sænkes basen-normalt med ca.en sekstende tomme — for at give plads til det næste lag plast.

udskrivningstid afhænger af størrelsen på det objekt, der fremstilles. Små genstande-kun få kubikcentimeter-og høje, tynde genstande udskrives hurtigt, mens større, mere geometrisk komplekse objekter tager længere tid at udskrive. Sammenlignet med andre 3D-udskrivningsmetoder, såsom stereolitografi (SLA) eller selektiv lasersintring (SLS), er FDM en ret langsom proces.

når en genstand kommer ud af FDM-printeren, fjernes dens støttematerialer enten ved at blødgøre genstanden i en vand-og vaskemiddelopløsning eller, i tilfælde af termoplastiske understøtninger, snappe støttematerialet af med hånden. Objekter kan også slibes, formales, males eller belagt for at forbedre deres funktion og udseende.

hvad bliver lavet

FDM er populær blandt virksomheder i en række brancher, fra bilindustrien (Hyundai, Lamborghini) til fremstilling af forbrugsvarer (Black and Decker, Dial, Nestle). Disse virksomheder bruger FDM i hele deres produktudvikling, prototyping og fremstillingsprocesser.

det mest almindelige trykmateriale til FDM er acrylonitrilbutadienstyren (ABS), en almindelig termoplast, der bruges til at fremstille mange forbrugerprodukter, fra LEGO mursten til hvidvandskanoer. Sammen med ABS udskriver nogle FDM-maskiner også i andre termoplaster, som polycarbonat (PC) eller polyetherimid (PEI). Støttematerialer er normalt vandopløselige voks eller sprøde termoplaster, som polyphenylsulfon (PPSF).

termoplast kan udholde varme, kemikalier og mekanisk belastning, hvilket gør dem til et ideelt materiale til udskrivning af prototyper, der skal modstå test. Og fordi FDM kan udskrive meget detaljerede objekter, bruges det også ofte af ingeniører, der har brug for at teste dele for pasform og form.

FDM bruges også til at producere slutanvendelsesdele-især små, detaljerede dele og specialiserede produktionsværktøjer. Nogle termoplast kan endda bruges i fødevare-og lægemiddelemballage, hvilket gør FDM til en populær 3D-udskrivningsmetode inden for medicinsk industri.

professionelle FDM-printere koster typisk mellem $10.000 og $300.000, hvilket gør dem til en af de billigste muligheder for virksomheder, der investerer i et komplet 3D-udskrivningssystem.

virksomheder, der bruger FDM

mens Stratasys er ansvarlig for at opfinde FDM, er det ikke det eneste firma, der drager fordel af denne teknologi. I løbet af de sidste to årtier er FDM blevet den mest anvendte 3D-udskrivningsmetode i verden.

mange virksomheder, der fremstiller FDM-printere, tilbyder også en række 3D-udskrivningstjenester til klienter, herunder ekstern 3D-modellering og udskrivning.

FDM derhjemme

nogle FDM — printere — som 3D-systemets terning, Makerbots replikator og Stratasys’ Mojo-er designet til brug af hobbyister, opfindere, gør-det-selv-ejere og ejere af små virksomheder. De er små, effektive og brugervenlige.

men at have en af disse 3D-printere i dit hjem kommer ikke billigt. Cube er blandt de mest overkommelige desktop FDM-printere på markedet til $1.299. Makerbots maskiner er endnu dyrere og spænder i pris fra $2.549 til $3.299. Og Stratasys ‘ Mojo koster knap $10.000.

denne populære teknologi bliver imidlertid billigere, da 3D-udskrivningsstarter, som den californiske baserede Pirate3D, søger at bringe 3D-teknologi ind i gennemsnitsforbrugernes hjem. Pirate3D ‘ s Buccaneer, som udkommer i December 2013 sælger for kun $347.

3D entusiaster, der ikke ønsker at købe en desktop FDM printer kan bygge deres egen. Der er mange steder, der sælger kits og dele til “replicating rapid-prototyper” eller RepRap, et open source 3D-printerdesignprojekt grundlagt ved University of Bath i Storbritannien denne FDM-printer forbedres løbende, men det ultimative mål med projektet er at skabe en 3d-printer, der kan udskrive nye kopier af sig selv.

for de seneste nyheder og funktioner om 3D-udskrivning, Besøg:

• LiveScience Topic: 3D-udskrivning