3D-udskrivning er overalt i disse dage. Folk bruger det til at fremstille alt fra produktprototyper til jetmotorer og alt imellem - men hvordan fungerer 3D-printere, præcist? Hvordan laver disse magiske maskiner tredimensionelle genstande - i næsten enhver form - på få timer? Hvis du nogensinde har været nysgerrig efter disse ting, har du held. Her er en simpelt gennemgang af de fire mest almindelige 3D-udskrivningsteknologier, der er i brug i dag.
FDM
Filamentaflejringsmodellering, også kendt som sammensmeltet glødetrådfabrikation, er den mest almindelige type 3D-udskrivning - i det mindste på forbrugersiden af tingene. Hvis du har set en 3D-printer personligt før, er chancerne ret gode, at det var en FDM-printer.
Funktionelt set fungerer din gennemsnitlige FDM-maskine meget som en varm limpistol, der betjenes af en robot (interessant nok er det faktisk sådan FDM blev opfundet tilbage i 1980'erne!). Fast materiale går i den ene ende, bliver skubbet gennem en varm dyse, smelter og aflejres i tynde lag. Dette sker igen og igen, indtil et tredimensionelt objekt dukker op. Den eneste forskel er, at i stedet for lim bruger disse 3D-printere typisk en termoplastisk glødetråd som ABS eller PLA. Disse målrettet konstruerede plastmaterialer er designet til at smelte og blive væskeagtige ved en meget specifik temperatur, men vender tilbage til en fast tilstand efter afkøling kun et par grader.
I de enkleste mulige vendinger er FDM 3D-udskrivning dybest set 2D-udskrivning igen og igen. Hver gang et lag er færdig, bevæger dysen sig en smule op (eller undertiden bevæges sengen ned), og det næste lag trykkes oven på det. Til sidst, efter at hundreder eller endda tusinder af lag er stablet oven på hinanden, er resultatet et 3D-objekt.
SLA / DLP
SLA og DLP er to sider af samme mønt. SLA (stereolitografi) og DLP (digital laserprojektion) bruger begge lys til at "dyrke" objekter i en pool af fotoreaktiv harpiks. Forskellen er, at SLA fungerer ved at blinke en laser - en lille prik koncentreret lys - over et givet område for at hærde det og skabe et lag. I modsætning hertil kurerer DLP-maskiner alle områder af et lag samtidigt ved at projicere lys på harpiksen i form af det lag.
Uanset de tekniske specifikationer fungerer SLA / DLP-maskiner generelt på en lignende måde. For at starte sænkes printerens byggeplade ned i en pulje af flydende harpiks og stopper kun en brøkdel af en millimeter, inden den når bunden. Denne bundplade er forresten fuldstændig gennemsigtig - hvilket gør det muligt for lys at skinne op gennem bunden. Når dette sker, vil enhver flydende harpiks, der direkte rammes af lyset, størkne og derved danne det første lag af et objekt og smelte det sammen med byggepladen. Derefter bevæger sig byggepladen et par mikron op (som trækker mere flydende harpiks under den), og processen begynder igen. På denne måde oprettes objekter lag for lag fra bunden op.
SLS
SLS-udskrivning fungerer meget anderledes end FDM og SLA. For at skabe et objekt blinker maskinen en laser over en seng med superfint pulver og smelter sammen partiklerne for at danne et tyndt, størknet lag. Maskinen fejer derefter mere pulver over toppen af dette lag (begraver det effektivt) og gentager processen, indtil udskriften er færdig.
Udskrivning af genstande på denne måde har en række tydelige fordele. Det fungerer med en bred vifte af materialer, kan udskrive store udhæng og spændvidder uden brug af støttemateriale, og de dele, det producerer, er ekstremt høj kvalitet. SLS-printere kan fremstille objekter, der er næsten lige så gode som dele, der er oprettet gennem sprøjtestøbning, fræsning og andre traditionelle fremstillingsprocesser.
Den eneste ulempe? SLS-printere er uhyrligt dyre i forhold til deres FDM- og SLA / DLP-kolleger. Dette skyldes, at højenergilaser, der er i stand til at smelte superfine partikler sammen, er ret dyre til at begynde med. Generelt koster selv de billigste SLS-printere op til $ 200.000 dollars - og de avancerede kan nemt koste millioner. Når det er sagt, er der en håndfuld virksomheder, der i øjeblikket arbejder på at demokratisere denne teknologi og gøre den mere tilgængelig, så der er en chance for, at SLS-printere kan være tilgængelige for hobbyister og forbrugere i en ikke så fjern fremtid.
Polyjet
Tænk på polyjet-udskrivning som en storslået hybrid mellem FDM, SLA-udskrivning og normale 2D-inkjet-printere. Disse maskiner sprøjter små dråber af fotoreaktiv harpiks ud på en byggeflade og hærder (hærder) den straks med ultraviolet lys. Denne proces gentages derefter hundreder (hvis ikke tusinder) gange for at skabe objekter lag for lag. Den store forskel er, at i modsætning til FDM-printere kan polyjet-maskiner deponere materiale fra flere dyser (deraf navnet) på én gang - hvilket giver dem en række fordele.
Formentlig den største fordel ved polyjet er, at objekter kan oprettes med en bred vifte af forskellige farver, gradienter og mønstre. Mange polyjet-maskiner kan også udskrive med flere materialer samtidigt. For eksempel, hvis du havde brug for et trådløst borehus med et nylonhus og et gummigreb, kunne en tilstrækkelig avanceret polyjet-maskine potentielt fremstille det objekt i en udskrivningssession. Derudover er polyjet-printere også i stand til ekstremt høje opløsninger - så meget, at det ofte er svært at fortælle, at et objekt produceret i en high-end polyjet-maskine blev 3D-trykt.
