Additive Manufacturing

Co to jest AM?

AM, czyli Additive Manufacturing (ang. wytwarzanie przyrostowe), to technologia wytwarzania zwana też drukiem 3D, która polega na tworzeniu części przez łączenie materiału warstwa po warstwie – w przeciwieństwie do tradycyjnej technologii ubytkowej, gdzie docelowy element jest wytwarzany przez usuwanie naddatku narzędziami skrawającymi (np. frezowanie, toczenie).

Direct Metal Laser Sintering

DMLS

Jedną z najbardziej zaawansowanych metod wytwarzania przyrostowego z metali jest Laser Powder Bed Fusion (LPBF), polegająca na selektywnym przetapianiu cienkich warstw sproszkowanego metalu za pomocą wysokoenergetycznej wiązki laserowej. Ogólnie przyjętym określeniem tej technologii w branży jest SLM (Selective Laser Melting), natomiast w naszej działalności wykorzystujemy proces DMLS (Direct Metal Laser Sintering) - nazwę wprowadzoną i stosowaną wyłącznie przez firmę EOS, będącą producentem używanych przez nas maszyn drukujących.

Zasada działania

W komorze roboczej, w atmosferze gazu ochronnego, na platformie nanoszona jest cienka warstwa proszku metalicznego. Wiązka lasera przemieszcza się zgodnie ze ścieżką wygenerowaną na podstawie modelu 3D, selektywnie przetapiając materiał w wyznaczonych obszarach. Po zakończeniu przetapiania warstwy platforma obniża się o wysokość warstwy, a system ponownie nanosi kolejną porcję proszku. Cykliczne powtarzanie tego procesu - nanoszenie warstwy i jej selektywne przetapianie prowadzi do stopniowego odtworzenia całej geometrii elementu. Rozwiązanie to umożliwia wytwarzanie złożonych geometrii nieosiągalnych metodami konwencjonalnymi, a także zapewnia produkcję części o wysokiej dokładności wymiarowej, powtarzalności i jednorodnych właściwościach mechanicznych.



Charakterystycznym elementem technologii są struktury podporowe, które stabilizują część podczas procesu i umożliwiają kontrolowane odprowadzanie ciepła. Po zakończeniu budowy elementy są oddzielane od platformy, a proszek niewykorzystany w procesie zostaje odzyskany i przygotowany do ponownego użycia.

Stopy aluminium

Używane w ogólnych zastosowaniach konstrukcyjnych wymagających odpowiedniej wytrzymałości przy zachowaniu niskiej masy, odporności na korozję i przewodzenia ciepła.

Stale narzędziowe

Sprawdzają się nie tylko w zastosowaniach narzędziowych, ale również w szerokiej gamie elementów wymagających niezrównanej wytrzymałości.

Stale nierdzewne

Gwarantują najlepsze właściwości w agresywnych środowiskach, gdzie elementy są narażone na korozję i przedwczesne zużycie.

Stopy niklu

Znajdują zastosowania w szerokiej gamie rozwiązań od turbin gazowych w przemyśle kosmicznym i energetycznym po przemysł naftowo-gazowy i przemysł okrętowniczy.

Stopy tytanu

Ze względu na swoje własności materiałowe, tytan jest stosowany w najbardziej wymagających branżach takich, jak przemysł kosmiczny, sporty motorowe i medycyna.

Stopy miedzi

Miedź charakteryzuje się znakomitą przewodnością ciepła i prądu, w związku z tym znajduje zastosowanie od małych cewek i radiatorów po wielkogabarytowe komory spalania w silnikach rakietowych.

Selective Laser Sintering

SLS

SLS (Selective Laser Sintering) jest technologią pozwalającą na szybkie wytwarzanie elementów z polimerów. W odróznieniu od DMLS czy SLM ta technologia polega nie na przetapianiu, ale na spiekaniu sproszkowanego polimeru (najczęściej PA lub TPU). Proces spiekania odbywa się warstwa to warstwie aż do pełnego odwzorowania założonej geometrii, podobnie jak w DMLS/SLM.

Metodę SLS od innych technologii odróżnia przede wszystkim szybkość wydruku oraz bardzo duża swoboda projektowania, ze względu na brak potrzeby stosowania podpór, ponieważ spiek jest na tyle lekki, że materiałem podporowym jest sam otaczający detal proszek. Większość z proszku jest odzyskiwana w izolowanej komorze z drgającym sitem, które odcedza spieczone frakcje proszku od tych które mogą być ponownie użyte w następnym wydruku. Metoda ta jest bardzo ekonomiczna, co ma swoje odzwierciedlenie w cenach produktów.

Nylon PA 12

Podstawowy i ekonomiczny poliamid do szybkiego druku, łączący odporność chemiczną i zadowalającą wytrzymałość. Dostępny w kolorze grafitowym oraz białym z możliwością barwienia.

Nylon PA 12 Tough

Mocniejsza i bardziej odporna wersja PA 12, przeznaczona do elementów wymagających większej niezawodności i trwałości.



Nylon PA 11 CF

Wysokowytrzymały materiał wzmacniany włóknem węglowym, charakteryzujący się dużą sztywnością oraz stabilnością wymiarową.

TPU

Elastomer o wysokiej elastyczności i bardzo wysokiej odporności na ścieranie, Znajduje zastosowanie w produkcji części przeznaczonych tłumienia drgań i uszczelniania.

Fused Deposition Modeling

FDM

FDM (Fused Deposition Modeling) to technologia wytwarzania przyrostowego z grupy Material Extrusion, polegająca na warstwowym nakładaniu uplastycznionego tworzywa termoplastycznego. Materiał w postaci filamentu trafia do ekstrudera, gdzie jest podgrzewany, a następnie wytłaczany przez dyszę i nanoszony na stół roboczy w postaci kolejnych warstw. Powtarzalne nakładanie materiału prowadzi do uzyskania kompletnej geometrii modelu.



Proces opiera się na precyzyjnej kontroli temperatury, podawania materiału oraz ruchu głowicy drukującej, co zapewnia stabilne i powtarzalne rezultaty. W przypadku bardziej złożonych kształtów wykorzystywane są struktury podporowe, które usuwa się mechanicznie po zakończeniu druku.

Technologia FDM znajduje szerokie zastosowanie w szybkim prototypowaniu oraz produkcji elementów użytkowych. Charakteryzuje się najniższym kosztem wytworzenia, szeroką dostępnością materiałów i elastycznością - od prostych modeli koncepcyjnych po w pełni funkcjonalne komponenty.

PLA

Zalety: powszechny, biodegradowalny, niski skurcz, duży wybór kolorów

Wady: niska odporność na temperaturę i promieniowanie UV, kruchość

Zastosowania: prototypy, dekoracje, modele koncepcyjne

ABS

Zalety: wytrzymały, odporny na temperaturę, bardziej elastyczny niż PLA

Wady: duży skurcz, odchyłki wymiarowe, nieodporny chemicznie

Zastosowania: elementy mechaniczne, obudowy, części użytkowe

PETG

Zalety: odporny na wodę, chemikalia i uderzenia

Wady: może być bardziej elastyczny niż pożądane w niektórych aplikacjach

Zastosowania: pojemniki, elementy zewnętrzne, części funkcjonalne

TPU

Zalety: elastyczny, odporny na ścieranie, trwały

Wady: trudniejszy w druku, mogą powstawać niedoskonałości

Zastosowania: uszczelki, etui, elastyczne elementy

Nylon (PA)

Zalety: bardzo wytrzymały, elastyczny, odporny na ścieranie

Wady: chłonie wilgoć z powietrza, wymaga wysokiej temperatury dyszy

Zastosowania: elementy mechaniczne, koła zębate, narzędzia

ASA

Zalety: odporność na UV i temperaturę, wytrzymały, właściwości podobne do ABS

Wady: duży skurcz, odchyłki wymiarowe, nieodporny chemicznie

Zastosowania: części do użytku zewnętrznego