Катушка с нитью загружается в принтер после чего нить подаётся на экструзионную головку, которая снабжена нагревающей насадкой. Нагревающая головка с фильерами (экструдер) расплавляет тонкую пластиковую нить и послойно укладывает ее согласно данным математической 3D-модели. Материал спустя некоторое время охлаждается и затвердевает. После того, когда слой завершен, платформа перемещается вниз, и процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет полностью напечатана.
После завершения процесса построения изделия вспомогательные конструкции удаляются, вручную или растворяются в специальном растворе. Готовое изделие может быть использовано в напечатанном виде или подвергнуто постобработке.
FDM является наиболее дешевой и доступной технологией 3D-печати. Для FDM доступен широкий ассортимент термопластичных материалов, подходящих как для прототипирования, так и для некоторых функциональных применений. При этом FDM имеет самую низкую размерную точность и качество по сравнению с другими технологиями. Сразу после печати на поверхности изделия видны грубые линии слоев, поэтому для гладкой поверхности обязательно требуется постобработка. Принцип печати слоев материала приводит к высокой анизотропии материала и изделий.
• Недорогое прототипирование
• Быстрая печать (менее 24 часов)
• Возможность использовать для функциональных деталей (некритическая нагрузка)
• Низкая точность размеров
• Плохое качество поверхности
• Анизотропия механических свойств материала
SLA и DLP — схожие процессы, в которых используется источник ультрафиолетового света для послойного отверждения жидкой смолы.
SLA использует одноточечный лазер для отверждения смолы.
DLP — альтернативный метод SLA, использует вместо лазерных установок светодиодные проекторы. В отличии от SLA, которая сканирует одной или несколькими лазерными головками поверхность материала, принтеры с DLP технологией проецируют изображение целого слоя до затвердевания полимерной смолы, после чего наносится следующий слой материала.
После печати деталь должна быть очищена от смолы и подвергнута воздействию источника ультрафиолета для повышения прочности. Затем удаляется материал поддержки, и если требуется высококачественная поверхность, выполняются дополнительные этапы последующей обработки.
SLA / DLP позволяет производить изделия с очень высокой точностью и очень гладкой поверхностью, технология идеально подходит для прототипов с высокой детализацией. Для печати могут использоваться прозрачные, гибкие, биосовместимые смолы, предназначенные для решения определенных задач.
Как правило, детали напечатанные на SLA / DLP-принтерах достаточно хрупкие, поэтому технологию не рекомендуется использовать для производства функциональных прототипов. Детали напечатанные на SLA / DLP -принтерах под воздействием ультрафиолетового излучения теряют свои механические свойства и могут поменять цвет, поэтому такие изделия лучше не использовать и не хранить под открытым солнечным светом.
• Высокая точность
• Гладкая поверхность
• Большой ассортимент специфичных материалов
• Относительно хрупкие детали
Материалы: Standard Tough, Durable, Clear, Rubber-like
Селективное лазерное спекание представляет собой технологию 3D-печати, в котором под действием лазерного излучения происходит спекание порошкообразного материала, обычно нейлона или полиамида.
Процесс SLS начинается с нагревания камеры принтера, наполненной полимерным порошком, до температуры чуть ниже температуры плавления материала. Специальный механизм подачи и выравнивания материала наносит очень тонкий слой порошка толщиной 0,1 мм на строительную платформу.
CO2-лазер сканирует поверхность слоя порошка и выборочно спекает материал в соответствие с параметрами 3D-модели. Когда лазер просканирует всё поперечное сечение, строительная платформа перемещается вниз на один слой, и процесс повторяется. В результате получается рабочий стол принтера, заполненный деталями и не спечённым порошком.
После завершения процесса печати весь объём рабочего стола с материалом и деталями необходимо охладить и только после этого можно приступать к извлечению и очистке изделий от лишнего порошка. Изделия могут дополнительно пройти постобработку — полировку или окрашивание для улучшения качеств поверхности и внешнего вида.
Детали SLS обладают очень хорошими, почти изотропными механическими свойствами, поэтому они идеально подходят для функциональных деталей и прототипов. Поскольку технология не требует построения поддержек, могут быть изготовлены изделия с очень сложной геометрией. SLS также отлично подходит для мелкого и среднего серийного производства (до 100 деталей).
SLS-принтер — это достаточно высокопроизводительная промышленная система, которая более дорогостоящая и требует больше времени для печати одного изделия (например, по сравнению с FDM или SLA). Детали SLS имеют естественную зернистую поверхность и некоторую внутреннюю пористость. Большие плоские поверхности и маленькие отверстия требуют особого внимания, так как они подвержены деформации под действием высоких температур и спеканию.
• Идеально подходит для функциональных прототипов и изделий со сложной геометрией
• Более высокая стоимость, чем FDM или SLA
Материалы: Nylon TPU, Carbon filled, Glass filled, PA 11
PolyJet работает аналогично стандартной струйной печати. Несколько печатающих головок выпускают сотни крошечных капель фотополимера на платформу, которые отверждаются под действием ультрафиолетового света. После завершения печати слоя платформа перемещается вниз и процесс повторяется.
Струйная печать требует построения поддержки для изделий сложной геометрии. В качестве материала поддержки используется водорастворимый материал, который печатается одновременно с конструкционным материалом и затем легко растворяется во время последующей обработки.
PolyJet — самая точная технология 3D-печати, которая предлагает возможность многоцветной и полноцветной печати, но при этом один из самых дорогих процессов, что делает его использование экономически нецелесообразным не для некоторых областей. Более того, детали, изготовленные с помощью PolyJet, не подходят для функциональных применений. Как и SLA / DLP, используемые материалы являются термореактивными, поэтому изготовленные детали обычно хрупкие и светочувствительными (свойства материала со временем ухудшаются под воздействием солнечного света).
• Высокая точность и очень мелкие детали
• Качество поверхности, как при литье под давлением
• Многофункциональные и полноцветные возможности
• Самый дорогой процесс 3D-печати полимеров
• Механические свойства ухудшаются со временем
• Относительно хрупкие детали
Материалы: Digital ABS, Rubber-like
Процесс прямого лазерного спекания металлов (DMLS) и селективного лазерного плавления (SLM) аналогичен SLS печати: лазер селективно сплавляет частицы порошка слой за слоем. Основные отличия — мощность лазера, рабочие температурах и используемые металлы.
Различие между процессами DMLS и SLM тонкое: SLM достигает полного расплавления частиц порошка, в то время как DMLS нагревает частицы металла до такой степени, что они «слипаются» вместе.
DMLS и SLM всегда требуют построения поддержек чтобы минимизировать деформации, вызванные высокими температурами и высокими внутренними напряжениями, необходимыми для плавления металлических частиц. После печати материал поддержки необходимо удалить вручную или с помощью станка с ЧПУ. Механическая или слесарная обработка также используется для повышения точности ответственных элементов изделия. Сразу после печати детали, как правило, подвергаются термической обработке для устранения любых остаточных напряжений.
DMLS / SLM идеально подходят для изготовления металлических деталей со сложной геометрией, которые не возможно произвести традиционными методами. Для DMLS/SLM – печати желательно оптимизировать геометрию 3D-модели, чтобы достичь минимального веса изделия и количества используемого материала с сохранением требуемых механических и эксплуатационных характеристик. Напечатанные металлические детали обладают отличными физико-механическими характеристиками, но эти свойства являются анизотропными.
Затраты на печатью DMLS / SLM очень высоки: детали обычно стоят десятки тысяч рублей. По этой причине DMLS / SLM следует использовать только для производства изделий, которые не могут быть изготовлены каким-либо другим способом.
• Очень сложные по геометрии металлические детали
• Идеально подходит для решения высокотехнологичных инженерных задач
• Очень высокие производственные затраты
• Требуются специальные знания программного обеспечения САПР
• Анизотропия механических свойств
