Inzicht in additieve productietechnologie en -processen

Lees dit artikel in:Deutsch (Duits)

Als je dit leest, weet je waarschijnlijk al wat een 3D-printer is (zo niet, lees dan dit artikel over 3D-printen versus spuitgieten). Maar begrijpt u de verschillen tussen het enorme aantal additieve fabricageprocessen, technologieën en hun toepassingen?

Om te beginnen zijn hier drie eenvoudige manieren om de verschillende technologieën voor additieve fabricage te categoriseren:

1. Gesmolten vaste stoffen

Er is een hele reeks additieve productietechnologieën die afhankelijk zijn van het smelten van een materiaal en het extruderen uit een mondstuk of een soort eindeffector. Deze additieve technologieën reconstrueren in wezen een "compleet" materiaal (zoals van een spoel) in een nieuwe vorm door te smelten en in een nieuwe vorm te stapelen.

2. Vloeistoffen stollen

Je zag dit waarschijnlijk niet aankomen, maar ja, er is een proces van additive manufacturing-technologie dat het totale omgekeerde is van smeltende vaste stoffen. Deze 3D-printers, die meestal vertrouwen op lichtgevoelige harsen of polymeren, werken meestal door een laser of een projectie aan te brengen om een ​​dunne film van de hars te laten stollen tot een vast object.

3. Fuseerpoeders

Misschien wel het meest bekende technologieformaat, poederfusie werkt precies zoals de naam doet vermoeden. Het materiaal waarmee u werkt, is een poeder in zijn "ruwe" formaat en smelt samen door middel van een bindmiddel of door het materiaal te smelten met een warmtebron.

Nadat we een handvol van de verschillende manieren hebben behandeld waarop u dingen op additieve wijze kunt produceren, gaan we dieper in op de specifieke additieve fabricageprocessen.

Additieve productieprocessen

FFF:fabricage van gesmolten filament

De kans is groot dat wanneer iemand 3D-printen zegt, je denkt aan deze additieve technologie. Gemakkelijk de meest productieve additieventechnologie van de boom in desktopmachines die begon rond 2010, FFF-machines vervaardigen producten met een plastic spoel die wordt aangedreven door een hot-end-extruder die het plastic smelt tot vloeibare vorm, die vervolgens in een patroon wordt gelegd dat is een deel van het object. U kent FFF misschien dankzij additieve productie-hardwarebedrijven zoals Ultimaker.

FFF-applicaties

FFF is een fantastisch werkpaard voor het maken van additieven voor het maken van prototypen, het maken van basisproducten, het snel testen van ideeën en algemene workflows voor ideeënvorming. Natuurlijk kan FFF ook worden gebruikt met meer 'permanentie' in het achterhoofd om ook producten te vervaardigen. FFF is een betrouwbare technologie voor additive manufacturing, met weinig dingen die fout kunnen gaan, minimale uitvaltijd en over het algemeen goed geproduceerde objecten. Het wordt voornamelijk beperkt door de resolutie van het afdrukken, wat een compromis zal vormen tussen nauwkeurigheid en snelheid. FFF-onderdelen vereisen ook wat nabewerking voor afwerking en de ribbels moeten meestal worden verwijderd om te schilderen.

SLA &DLP– Selectieve laseradditieven en digitale lichtverwerking

Deze additieve technologie, die waarschijnlijk het op één na meest populaire/beroemde 3D-printproces is na FFF, profiteerde ook van een hausse in bedrijven die rond 2010 begon. Deze 3D-printers gebruiken een lichtgevoelige harstank, waarbij het object wordt gemaakt door een laser over de laag te laten gaan om laat de hars op zijn plaats stollen. DLP verschilt van SLA door de volledige beeldlaag te projecteren met een projector in plaats van een laser. Ongetwijfeld is DLP sneller, omdat de hele laag in één keer wordt geprojecteerd in plaats van een laser te gebruiken om te traceren, maar er zijn opnieuw compromissen, meestal rond de oppervlakteafwerking. U bent waarschijnlijk op de hoogte van SLA-afdrukken via bedrijven zoals FormLabs.

SLA- en DLP-toepassingen

Er zijn veel harsopties beschikbaar, waarvan de meeste de materiaaleigenschappen van een kunststof simuleren. SLA-voordelen ten opzichte van FFF zijn doorgaans nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking, dus als u objecten afdrukt met veel fijne kleine details, zal SLA u beter van pas komen. Het SLA-proces vraagt ​​echter meer van u als eindgebruiker, waardoor na het printen extra stappen nodig zijn om het onderdeel gereed te maken. SLA kan ook grote onderdelen printen en wordt op grote schaal gebruikt. U herinnert zich misschien de Adidas Futurecraft 4D-schoenen met een 3D-geprinte zool, die werden bereikt met op SLA gebaseerde technologie van Carbon.

MJF – Multi Jet Fusion

Hoezo, jetfusion? En dat zijn er veelvouden? Ja. Deze additieve technologie is net zo geweldig als de naam doet vermoeden. Multi Jet Fusion produceert nylon onderdelen met behulp van een inkjetsysteem dat niet veel verschilt van wat u in een gewone papierprinter zou hebben. De kop van een multi-jet fusiemachine is aanzienlijk complexer dan een gewone printerkop, verzendmateriaal en bindmiddelen. MJF heeft de neiging om een ​​veel consistentere afwerking en materiaaleigenschap te geven dan zijn tegenhangers met Selective Laser Sintering.

MJF-toepassingen

Voor professionals voegt dit proces kleur en materialiteit samen, zodat prototyping veel dichter bij het uiteindelijke object kan komen dan bij andere prototyping-processen. Deze applicatie voor additieve productie is vooral handig wanneer kleur van belang is, niet alleen vanuit het perspectief van de afwerking, maar ook voor visuele representaties zoals het afdrukken van een warmtekaart met spanningen rechtstreeks op het onderdeel, waardoor het gemakkelijker wordt om te begrijpen wat er aan de hand is bij het beoordelen van uw object.

DMLS – Directe metaallaser-sintering

Voordat we hier dieper op ingaan, is het de moeite waard om op te merken dat DMLS een relatief nieuw additief productieproces is in vergelijking met andere lasersinterprocessen. Hoogstwaarschijnlijk weet u wat SLS (Selective Laser Sintering) is en welke nylon onderdelen het maakt. DMLS werkt door hetzelfde proces te gebruiken, waarbij een laser wordt gebruikt om metaalpoeder te versmelten. DMLS wordt doorgaans gebruikt voor het maken van prototypes van complexe onderdelen en het vervaardigen van massaproducten op maat. U kunt met DMLS onderdelen maken die veel sterker zijn (omdat, nou ja... metaal is voor het grootste deel sterker dan plastic) en testen.

DMLS-applicaties

Vergeleken met andere processen is DMLS duur, omdat het een metaaladditief fabricageproces is. Dit is te verwachten, aangezien de materialen, de technologie en de vereiste veiligheidsprotocollen om een ​​DMLS-machine te huisvesten kostbaar zijn. Maar de kosten zijn het natuurlijk waard om processen te kunnen testen en valideren. Als u in de lucht- en ruimtevaart of de automobielindustrie werkt, is een DMLS-printer een van de meest effectieve manieren om complexe, unieke onderdelen te prototypen en zo dicht mogelijk bij het voltooide onderdeel te komen. Je denkt misschien:"hoe zit het met machinale bewerking?" Natuurlijk kunt u machinale bewerking nog steeds gebruiken als onderdeel van elk prototypingproces, maar we zijn hier om objecten te bespreken waarvoor additieve fabricage nodig is.

DED – Directe energieafzetting

DED-printen wordt het best gezien als de metalen tegenhanger van FFF voor kunststoffen. DED-machines gebruiken een poeder of een draad (niet te verschillend van een plastic spoel) om het metaal op het extrusiepunt te verwarmen en met een mondstuk af te zetten.

DED-aanvragen

Uit de beschrijving van DED zou je kunnen denken dat het in soortgelijke toepassingen als FFF zou worden gebruikt, maar met metalen onderdelen. In werkelijkheid is DED tegenwoordig het meest gebruikt om bestaande onderdelen uit te bouwen en op te nemen in een hybride productieproces voor hoogwaardige additieve productietoepassingen. Een van de bekendste voorbeelden is het gebruik van hybride fabricage in de Rotterdamse haven. Ze printen onderdelen in 3D op beschadigde roeren om een ​​vervangend onderdeel te maken en gebruiken vervolgens een bewerkingsproces om het onderdeel in een voltooide staat te brengen, klaar voor gebruik op een nieuw schip.

Natuurlijk zijn de hierboven genoemde opties niet de enige additieve fabricagetechnologieën die kunnen worden gebruikt om producten te maken, maar deze zijn allemaal beschikbaar in Fusion 360 of Netfabb als output voor uw workflow.

Welk additief proces gebruik je en waarvoor? Vertel het ons in het opmerkingengedeelte. En als u klaar bent om uw additieve productie naar een hoger niveau te tillen, kunt u hier lezen hoe Fusion 360 u kan helpen.