A 3D nyomtatás egy additív technológia, amelyet alkatrészek gyártására használnak.
Az "additív" abban áll, hogy a fizikai tárgyak előállításához nincs szükség anyagtömbre vagy öntőformára, hanem egyszerűen anyagrétegeket halmoz és olvaszt egymásra.
Jellemzően gyors, alacsony beállítási költségekkel rendelkezik, és a "hagyományos" technológiáknál összetettebb geometriák létrehozására képes, az anyagok egyre bővülő listájával.
A gépiparban széles körben használják, különösen prototípusok készítésére és könnyűszerkezetes geometriák létrehozására.
A "3D nyomtatást" általában az alkotó-kultúrával, a hobbistákkal és amatőrökkel, az asztali nyomtatókkal, az olyan hozzáférhető nyomtatási technológiákkal, mint az FDM, és az olyan olcsó anyagokkal, mint az ABS és a PLA-val jellemzik. Ez nagyrészt a 3D nyomtatás demokratizálódásának köszönhető a RepRap mozgalomból kinőtt, megfizethető asztali gépek révén, mint például az eredeti MakerBot és Ultimaker, amelyek 2009-ben a 3D nyomtatás robbanásszerű elterjedéséhez is vezettek.
Az additív gyártás 2D anyagrétegek lerakásával és összeolvasztásával építi fel a 3D tárgyakat.
Ennek a módszernek szinte nincs indítási ideje és költsége, így ideális prototípusgyártásra. Az alkatrészek gyorsan elkészíthetők és használat után eldobhatóak. Az alkatrészek szinte bármilyen geometriában előállíthatók, ami a 3D nyomtatás egyik fő erőssége.
A 3D nyomtatás egyik legnagyobb korlátja, hogy a legtöbb alkatrész eleve anizotróp vagy nem teljesen sűrű, ami azt jelenti, hogy általában nem rendelkeznek a szubtraktív vagy formázó technikával készült alkatrészek anyagi és mechanikai tulajdonságaival.
A hűtési vagy kikeményedési körülmények ingadozásai miatt ugyanannak az alkatrésznek a különböző nyomatai is hajlamosak az enyhe eltérésekre, ami korlátozza a konzisztenciát és a megismételhetőséget.
A "gyors prototípusgyártás" egy másik kifejezés, amelyet néha a 3D nyomtatási technológiákra utalva használnak. Ez a 3D nyomtatás korai történetére nyúlik vissza, amikor a technológia először jelent meg. Az 1980-as években, amikor a 3D nyomtatási technikákat először feltalálták, gyors prototípusgyártási technológiáknak nevezték őket, mivel akkoriban ez csak prototípusok készítésére volt alkalmas, kész alkatrészek gyártására nem.
Az elmúlt években a 3D nyomtatás kiváló megoldássá vált sokféle alkatrészhez emellett más gyártási technológiák olcsóbbá és elérhetőbbé váltak a prototípusok elkészítéséhez.
A 3D nyomtatás az ipari termékfejlesztés, prototípusgyártás felgyorsításának ötleteként indult. Bár már korábban is volt néhány szabadalom, jellemzően Chuck Hullnak tulajdonítják a 3D nyomtató feltalálását az 1984-ben szabadalmaztatott Stereolithography Apparatus (SLA) segítségével.
Események:
Az 1980-as évek végétől az 1990-es évek elejéig az iparág nagyon gyors kereskedelmi forgalomba kerülésen ment keresztül. Az első gépek nagyok és drágák voltak, és gyártóik az ipari prototípusgyártási szerződésekért versenyeztek az autóipar, a repülőgépipar, az egészségügy és a fogyasztási cikkek tömeggyártóival.
Események:
A 2000-es évek elején a profitért folytatott éles verseny, az anyagtudomány fejlődése és számos szabadalom megszűnése olyan környezetet teremtett, amelyben a 3D nyomtatás végre a tömegek számára is megfizethetővé vált. Ez volt az az évtized, amikor a 3D-nyomtatás a közvélemény képzeletében szárnyra kapott - a gyártás, amely korábban a nehézipar és a nagy pénzek birodalma volt, eljutott az emberekhez.
Események:
2018-tól a 3D nyomtatás körüli izgalom nagyrészt eltűnt a tömegmédiából, de a kereskedelmi alkalmazások iránti érdeklődés a különböző méretű vállalkozások számára soha nem volt még ilyen nagy. Ma már több ezer vállalat gyárt nyomtatókat és kínál mindenféle szolgáltatást a 3D nyomtatási technológiát kihasználva.
A szubtraktív gyártás, mint például a marás és az esztergálás, úgy hoz létre tárgyakat, hogy anyagot távolít el (megmunkál) egy tömör anyagtömböt, amelyet gyakran "nyersanyagnak" is neveznek.
Szinte bármilyen anyag megmunkálható valamilyen módon, így ez egy széles körben alkalmazott technika. Mivel a folyamat minden aspektusát ellenőrizni lehet, ez a módszer pontos, nagy megismételhetőségű alkatrészek előállítására képes. A legtöbb konstrukcióhoz számítógépes gyártás (CAM) szükséges az egyedi szerszámpályák megrajzolásához és a hatékony anyageltávolításhoz, ami növeli a beállítási időt és a költségeket, de a legtöbb konstrukció esetében ez a legköltséghatékonyabb gyártási módszer.
A szubtraktív gyártás legfőbb korlátja, hogy a vágószerszámnak minden felületet el kell érnie az anyag eltávolításához, ami eléggé korlátozza a tervezés összetettségét. Bár az olyan gépek, mint az 5 tengelyes gépek kiküszöbölik e korlátozások egy részét, az összetett alkatrészeket továbbra is át kell igazítani a megmunkálási folyamat során, ami időt és költséget jelent. A szubtraktív gyártás emellett pazarló folyamat is, mivel a végső alkatrészgeometria előállításához nagy mennyiségű anyagot kell eltávolítani.
A formatív gyártás, mint például a fröccsöntés és a préselés, úgy hoz létre tárgyakat, hogy az anyagokat hő és/vagy nyomás segítségével alakítja vagy formázza.
A formázási technikákat úgy tervezték, hogy csökkentsék az egyedi alkatrészek előállításának költségét, de a gyártási folyamatban használt egyedi formák vagy gépek létrehozása miatt a beállítási költségek magasak. Ettől függetlenül ezek a technikák az anyagok (fémek és műanyagok) széles skálájából képesek alkatrészeket előállítani közel hibátlan ismételhetőséggel, így nagy volumenű gyártás esetén szinte mindig ezek a legköltséghatékonyabbak.
A gyártás összetett, és túl sok dimenzió van ahhoz, hogy átfogóan össze lehessen hasonlítani az egyes módszereket a többivel. Szinte lehetetlen mindent egyszerre optimalizálni, a költségek, a sebesség, a geometriai összetettség, az anyagok, a mechanikai tulajdonságok, a felületkezelés, a tűrések és a megismételhetőség tekintetében.
Ilyen összetett helyzetekben az ökölszabályok sokkal értékesebbek:3D nyomtatáshoz látogass el a bérnyomtatás vagy a prototípusgyártás oldalra.