lisäaineiden valmistus eli 3D-tulostus on ollut suosittu tapa luoda prototyyppejä 1980-luvulta lähtien ja on nopeasti tulossa nopein, edullisin tapa luoda mukautettuja kulutustavaroita. Mutta miten tämä trendikäs tekniikka toimii?

on olemassa useita erilaisia 3D-tulostusmenetelmiä, mutta yleisimmin käytetty on prosessi, joka tunnetaan nimellä Fused Deposition Modeling (FDM). FDM-tulostimissa käytetään termoplastista hehkulankaa, joka kuumennetaan sulamispisteeseensä ja sitten pursotetaan kerros kerrokselta kolmiulotteisen kohteen luomiseksi.

tekniikan FDM: n takana keksi 1980-luvulla Scott Crump, Stratasys Oy: n toinen perustaja ja puheenjohtaja., johtava 3D-tulostimien valmistaja. Muut 3D-tulostusorganisaatiot ovat sittemmin omaksuneet vastaavia tekniikoita eri nimillä. Brooklynissa toimiva yritys MakerBot (nykyään Stratasysin omistuksessa) perustettiin lähes samanlaisella tekniikalla, joka tunnetaan nimellä Fused Filament Fabrication (fff).

miten FDM toimii

FDM-tulostimella luodut objektit alkavat tietokoneavusteisina suunnittelutiedostoina (CAD). Ennen kuin objekti voidaan tulostaa, sen CAD-tiedosto on muunnettava muotoon, jonka 3D — tulostin voi ymmärtää-yleensä .STL-formaatti.

FDM-tulostimissa käytetään kahdenlaista materiaalia, mallimateriaalia, joka muodostaa valmiin esineen, ja tukimateriaalia, joka toimii rakennustelineenä, joka tukee objektia tulostettaessa.

painamisen aikana nämä materiaalit ovat muovilankoja eli filamentteja, jotka puretaan kelasta ja syötetään suulakepuristussuuttimen kautta. Suutin sulattaa filamentit ja pursottaa ne alustalle, jota joskus kutsutaan rakennusalustaksi tai pöydäksi. Sekä suutinta että alustaa ohjaa tietokone, joka kääntää kohteen mitat X -, Y-ja Z-koordinaateiksi suuttimen ja pohjan seurattavaksi tulostuksen aikana.

tyypillisessä FDM-järjestelmässä suulakepuristussuutin liikkuu rakennusalustan yli vaaka-ja pystysuunnassa, ”piirtäen” kappaleen poikkileikkauksen alustalle. Tämä ohut muovikerros jäähtyy ja kovettuu ja sitoutuu välittömästi sen alla olevaan kerrokseen. Kun kerros on valmis, pohjaa lasketaan-tavallisesti noin sentin kuudestoistaosan-jotta seuraavalle muovikerrokselle saadaan Tilaa.

tulostusaika riippuu valmistettavan esineen koosta. Pienet esineet-vain muutama kuutiosenttimetri-ja korkeat, ohuet esineet tulostuvat nopeasti, kun taas suurempien, geometrisesti monimutkaisempien kohteiden tulostaminen kestää kauemmin. Verrattuna muihin 3D-tulostusmenetelmiin, kuten stereolitografiaan (SLA) tai selektiiviseen lasersintraukseen (SLS), FDM on melko hidas prosessi.

kun esine irtoaa FDM-tulostimesta, sen tukimateriaalit poistetaan joko liottamalla esine vesi-ja pesuaineliuoksessa tai, jos kyseessä on termoplastinen tuki, katkaisemalla tukimateriaali käsin. Esineitä voidaan myös hioa, hioa, maalata tai pinnoittaa niiden toiminnan ja ulkonäön parantamiseksi.

What gets made

FDM on suosittu eri alojen yritysten keskuudessa autoteollisuudesta (BMW, Hyundai, Lamborghini) kulutustavaroiden valmistukseen (musta ja Decker, Dial, Nestle). Nämä yritykset käyttävät FDM: ää koko tuotekehitys -, prototyyppaus-ja valmistusprosessinsa ajan.

FDM: n yleisin painomateriaali on akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS), joka on yleinen kestomuovi, jota käytetään monien kulutustavaroiden valmistamiseen LEGO-tiilistä whitewater-kanootteihin. ABS: n ohella jotkut FDM-koneet tulostavat myös muita kestomuoveja, kuten polykarbonaattia (PC) tai polyeetteri-imidia (PEI). Tukimateriaalit ovat yleensä vesiliukoista vahaa tai haurasta kestomuovia, kuten polyfenyylisulfonia (PPSF).

kestomuovit kestävät kuumuutta, kemikaaleja ja mekaanista rasitusta, mikä tekee niistä ihanteellisen materiaalin prototyyppien tulostamiseen, jonka on kestettävä testaus. Ja koska FDM voi tulostaa erittäin yksityiskohtaisia esineitä, se on myös yleisesti käytetty insinöörit, jotka täytyy testata osia sopivaksi ja muoto.

FDM: ää käytetään myös loppukäyttöosien-erityisesti pienten, yksityiskohtaisten osien ja erikoistuneiden valmistustyökalujen — valmistamiseen. Joitakin termoplasteja voidaan jopa käyttää elintarvike-ja lääkepakkauksissa, mikä tekee FDM: stä suositun 3D-tulostusmenetelmän lääketeollisuudessa.

ammattimaiset FDM-tulostimet maksavat tyypillisesti 10 000-300 000 dollaria, mikä tekee niistä yhden halvimmista vaihtoehdoista yrityksille, jotka investoivat täydelliseen 3D-tulostusjärjestelmään.

yritykset, jotka käyttävät FDM: ää

vaikka Stratasys on vastuussa FDM: n keksimisestä, se ei ole ainoa yritys, joka hyötyy tästä teknologiasta. Kahden viime vuosikymmenen aikana FDM: stä on tullut maailman käytetyin 3D-tulostusmenetelmä.

monet FDM-tulostimia valmistavat yritykset tarjoavat asiakkailleen myös erilaisia 3D-tulostuspalveluita, kuten ulkoista 3D-mallinnusta ja tulostusta.

FDM kotona

jotkut FDM — tulostimet — kuten 3D-järjestelmän kuutio, MakerBotin Replikaattori ja Stratasysin Mojo-on suunniteltu harrastajien, keksijöiden, do-it-yourselfereiden ja pienyrittäjien käyttöön. Ne ovat pieniä, tehokkaita ja käyttäjäystävällisiä.

mutta tällaisen 3D-tulostimen saaminen kotiin ei tule halvalla. Kuutio on markkinoiden edullisimpia desktop FDM-tulostimia 1 299 dollarilla. MakerBotin koneet ovat vielä kalliimpia, ja niiden hinta vaihtelee 2 549 dollarista 3 299 dollariin. Stratasysin Mojo maksaa vajaat 10 000 dollaria.

Tämä suosittu tekniikka on kuitenkin halventumassa, kun 3d-tulostuksen startupit, kuten Kalifornialainen Pirate3D, pyrkivät tuomaan 3D-teknologiaa keskivertokuluttajien koteihin. Pirate3D n Buccaneer, joka on määrä ulos joulukuussa 2013 myy vain $347.

3D-harrastajat, jotka eivät halua ostaa työpöydän FDM-tulostinta, voivat rakentaa oman. Monet sivustot myyvät sarjoja ja osia ”replikating rapid-prototyper” tai RepRap, avoimen lähdekoodin 3D-tulostimen suunnitteluprojekti perustettiin Bathin yliopistossa Isossa-Britanniassa.tätä FDM-tulostinta parannetaan jatkuvasti, mutta projektin perimmäinen tavoite on luoda 3D-tulostin, joka voi tulostaa uusia kopioita itsestään.

tuoreimmat 3D-tulostusta koskevat uutiset ja ominaisuudet:

• LiveScience Topic: 3D-tulostaminen