Zhrnutie základných technológií 3D tlače

Svet 3D tlače je rozmanitejší, než by sa mohol zdať. Svoje významné využitie si našiel v priemyselných odboroch, ako je stavebníctvo alebo napríklad automobilový priemysel. Ale naraziť naň môžete aj v zdravotníctve, v paleontológii alebo v potravinárskom odvetví. Ochutnať môžete napríklad čokoládu vyrobenú pomocou 3D tlačiarne. Ale nie je 3D tlač ako 3D tlač. Asi najznámejšou metódou, ktorú si vybaví väčšina ľudí, keď sa povie 3D tlač, je tlačená pomocou filamentu, ktorý rozohriaty prúdi cez trysku a na tlačovej podložke vytvára pomocou vrstvenia požadovaný tvar. Ale bolo by škoda zostať len pri tejto metóde. Pretože pod pojmom 3D tlač sa skrýva viac metód, ktoré sú od seba pomerne veľmi odlišné a používajú aj na výrobu rôzne stroje a materiál.

Keď už len vezmeme do úvahy, že pomocou 3D tlače sa dajú vyrobiť také rozdielne veci, ako je „obyčajný“ kvetináč na kvety alebo aj motor do rakety. Je jasné, že metódy výroby musia byť rozdielne, ale všetky tieto metódy spadajú do jedného odvetvia – 3D tlač.

Nie nadarmo sa 21. storočie hovorí „digitálny vek“. Aj pri 3D tlači všetok proces začína pri digitálnom modeli. Ten je potrebné vytvoriť v špeciálnom CAD softvéri (Computer-Aided Design). Môžete si zakúpiť drahšie softvérové ​​komerčné balíčky (napríklad AutoCAD), alebo ísť skôr tou cenovo dostupnejšou cestou a využiť bezplatné open source programy (napríklad Fusion360, Google SketchUp a Blender).

Softvér pripraví návrh modelu tak, že ho rozdelí na jednotlivé rezy alebo vrstvy, ktoré sú postupne tlačené. Ale aj keď sa nechcete púšťať sami do vytvárania modelov, existuje široká databáza modelov (jednu takú nájdete aj na stránkach Thingiverse), ktoré sú verejné a dajú sa zadarmo stiahnuť. Pre konkrétne metódy 3D tlače (ale aj koľkokrát aj pre jednotlivé značky 3D tlačiarní) bývajú tieto softvérové ​​programy jedinečné. Upravujú konkrétne model na jednotlivé rezy a pripravia pre 3D tlačiarne pokyny na jeho vytlačenie.

Typy technológií 3D tlače

Či už patríte medzi ostrieľaných znalcov, alebo ste do rozsiahlych vôd 3D tlače zabrúzdali prvýkrát, zhrnuli sme pre vás typy technológií 3D tlače. Pusťte sa s nami do ich objavovania a možno si vo zozname nájdete metódu, ktorá bude tá pravá práve pre vás!

Sedmička ako šťastné číslo?

Medzinárodná organizácia pre štandardy (ISO) rozdelila 3D tlač do siedmich základných typov, ktoré sa líšia v použitom materiáli, technológii, a aj výslednom výtlačku. Ale vďaka rôznorodosti 3D tlače, sa týchto sedem typu dá aj ďalej rozdeliť do viacerých podskupín.

1. Extrúzia materiálu (Material Extrusion)

Patrí medzi najznámejšie a najrozšírenejšie metódu. A ako už názov naznačuje, tlač prebieha pomocou extrúzie alebo vytláčania materiálu - filamentu (môžete sa stretnúť aj s pojmom tlačová struna alebo vlákno) cez vyhrievanú trysku. Filament (medzi obľúbené materiály patria napríklad ABS alebo PLA) sa v priebehu tlače roztaví na požadovanú teplotu a nanesie cez vyhrievanú trysku vo vrstvách na tlačovú podložku. Tento proces je udávaný pomocou softvéru. Po vychladnutí filamentu sa už môžete kochať práve vytlačeným výtlačkom. Postup znie celkom jednoducho a možno práve preto si táto metóda vybudovala širokú základňu fanúšikov. Druhým dôvodom je, že pre filament je možné využiť veľmi rôznorodé materiály. Medzi typický patrí termoplast (za zmienku stojí najobľúbenejší ABS - akrylonitrilbutadienstyrén) a PLA - kyselina polymliečna), ale okrem základných typov sa využívajú aj rôzne prímesi (napríklad drevené alebo kovové).

Tieto prímesi dokážu upraviť vlastnosti modelu pre konkrétne využitie. Ale okrem termoplastov môžete použiť aj také materiály ako je betón, bio gél alebo potraviny. 3D tlačiarne tohto typu našli tak svoje využitie v domácnostiach aj profesionálnych priemyselných halách. Aj ich cena sa teda pohybuje rádovo tisícov až státisícov korún.

Modelovanie fúzovanej depozície (Fused Deposition Modeling; FDM)

Jedná sa asi o najpopulárnejší typ 3D tlače, ktorý je obľúbený medzi domácich majstrov alebo napríklad v školách, ale profesionálne 3D tlačiarne v zložitejších prevedeniach si našli svoje uplatnenie aj v priemyselnom odvetví. Skratka FDM je termín chránený ochrannou známkou značky Stratasys, ktorá ich uviedla na trh v polovici 90. rokov. Niekedy by ste na tento typ metódy mohli naraziť aj pod skratkou FFF (fused filament fabrication). Ide o rovnakú metódu 3D tlače. A v čom vlastne tkvie táto technika? Ako aj pri ostatných metódach všetko začína pri špeciálnom softvéri, ktorý pripraví inštrukcie pre tlačiareň. Vlákno alebo filament je obmotaný na cievke a vedený do trysky, ktorá je nastavená na vysokú teplotu (teplota je upravená podľa požiadaviek konkrétneho filamentu). Vďaka tomu sa filament roztavuje, prúdi cez trysku na tlačovú podložku a vrstvu po vrstve vytvára model. Filament potom postupne chladne a vytvára pevný výtlačok. Pokiaľ je k tomu prispôsobená tlačiareň, je možné zároveň podávať viac filamentov naraz a vytvárať tak farebné modely.

Tlačiareň pohybuje tlačovou hlavou podľa zadaných súradníc po osiach XY. Potom sa posunie vyššie (os Z) a znovu pokladá ďalšiu vrstvu filamentu, tento proces opakuje do tej doby, než je vytvorený celý výtlačok. Podľa potreby sa k modelom pridávajú niekedy výplne, ktoré fungujú ako nosná konštrukcia. Výplň môže byť až 100%, kedy je výtlačok úplne vyplnený (výhoda je dobrá stabilita výtlačku, nevýhoda je dlhý čas tlače a vysoké náklady na tlač), až po 0%, kedy je výtlačok dutý (výhoda je rýchla tlač, nízke náklady a hmotnosť , nevýhoda je malá stabilita). Najčastejšie sa výtlačky tlačia s 10-20% hustotou výplne. Ďalšou technikou, ako zaistiť stabilitu modelu pri tlači sú podporné štruktúry. Medzi ne patrí podstavec, na ktorom sa potom tlačí konkrétny výtlačok (tzv. raft) alebo medzivrstva medzi výtlačkom a tlačovou podložkou, ktorá je širšia ako samotný výtlačok (tzn. brim). Táto vrstva obopína a prilieha k výtlačku a tým zlepšuje adhéziu. Tieto podporné konštrukcie sa odstraňujú na konci tlače buď mechanicky (napríklad opilovaním) alebo chemicky (napríklad pomocou acetónu), záleží na type filamentu.

Bio 3D tlač

Bio 3D tlač spadá do extrúznej metódy (aj keď existujú aj iné metódy bio tlače) a funguje podobne ako FDM metóda, len v tomto prípade používa na tlač organické alebo biologické materiály ako sú živé bunky a živiny. Svoje uplatnenie si našiel v lekárskej obore, konkrétne vo výskumoch, tlači orgánoch, tkanivovom inžinierstve (regenerácia kostí) alebo napríklad v bunkovej terapii. Využíva sa aj na testovanie a vývoj liekov alebo výrobu zdravotného zariadenia. Namiesto bežného termoplastu sa v tomto odvetví využíva tzv. bio atrament, ktorý sa skladá prevažne zo živej hmoty, ako nosný materiál sa využíva kolagén, želatína, hyaluronan, hodváb, alginát alebo nanocelulóza. Ide o zaujímavú metódu, ktorá v prípade rozšírenia má v lekárskom svete veľký potenciál.

Konštrukčná 3D tlač

Konštrukčná 3D tlač opäť spadá do metódy, kde sa vytláča materiál cez trysku. Aj postup je pomerne rovnaký ako pri klasickej FDM technológii, len je rozdiel v použitom materiáli a konštrukcii tlačiarne. Ako materiál sa využíva špeciálne upravený betón (respektíve malta), ktorý je vytláčaný cez trysku. 3D tlačiareň v tomto prípade má obrovské rozmery (reč je aj o niekoľkých desiatkach metrov do výšky) a býva zostavená z niekoľkých robotických ramien, prípadne tlačová hlava môže jazdiť po koľajniciach. Momentálne je tento typ 3D tlače dá sa povedať v plienkach a prebieha výskum. Ale je isté, že ak sa podarí využiť možný potenciál, mohlo by to zásadne znižovať náklady na výstavbu domov, pretože by nebolo potrebné toľko pracovnej sily. Zaujímavosťou je, že existujú výskumy, ktoré sa zostávajú možnosťou tlačiť budovy na Marse pomocou tam získanej zeminy, ktoré by využívali v budúcnosti expedície vyslané pátrať a objavovať červenú planétu Mars.

2. Polymerizácia (vat polymerization)

Rozdiely u typov metód polymerizácie: SLA – UV laser svieti do vaničky s rezínom a na jej povrchu obkresľuje objekt, ktorý má byť vytvorený DLP – digitálny projektor svieti do vaničky s resinom, ktorý potom tuhne LCD / MSLA – projektor svieti na LCD displej, ktorý je umiestnený nad vaničkou a prepúšťa svetlo iba tam, kde sa má polymér vytvrdiť

Existujú ešte ďalšie varianty polymerizácie, ktoré vyvinuli profesionálny výrobca 3D tlačiarní a nechali si ich názvy patentovať. Stretnúť sa tak môžete napríklad s:

• Digital Light Synthesis (DLS) - spoločnosť Carbon
• Programmable Photopolymerization (P³) - spoločnosť Origin by Stratasys
• Low Force Stereolitography (LFS) - spoločnosť Formlabs

Medzi ďalšie odvetvia v tejto metóde patrí napríklad vysokoplošný rýchly tlač (HARP), výroba kovov na báze litografie (LMM), projekčná mikrostereolitografie (PµSL) alebo napríklad výroba digitálnych kompozitov (DCM), kde sú do živice pridané napríklad kovové alebo keramické prísady. Stereolitografia (Stereolithography; SLA) Metóda SLA sa môže pýšiť tým, že sa jedná o prvú 3D tlač, ktorá uzrela svetlo sveta. Bolo to v roku 1986 a zaslúžil sa o to vynálezca Chuck Hull, ktorý potom založil spoločnosť 3D Systems.

Táto technológia používa na tlač polovodičový laser, ktorý je zameriavaný cez špeciálne zrkadlo do vaničky so živicou, kde dochádza k selektívnemu vytvrdzovaniu. Lúč sa takmer nepozorovane pohybuje nahor a vytvára tak vrstvu po vrstve. Tento proces zaistí výtlačku tak drobné jednotlivé vrstvy, že sú ťažko viditeľné. Vďaka tomu je výtlačok skvele hladký. Ďalšou výhodou je, že modely majú perfektné detaily. Oproti tomu medzi nevýhody by sa mohol radiť čas, pretože v porovnaní s metódou DLP, kde sa vytvrdzuje model jednoliato, je táto metóda predsa len o niečo časovo náročnejšia.

Mikro 3D tlač

Podkategóriou SLA je mikro 3D tlač, sem by sme mohli zaradiť Mikrostereolitografiu (Microstereolithography; µSLA) a Dvojfotónovú polymerizáciu (Two-Photon Polymerization; TPP).

Mikrostereolitografia (µSLA), ktorá sa zameriava na tlač miniatúrnych modelov v rozlíšení medzi 2 mikrónmi (µm) až 50 mikrónmi. Ako aj pri ostatných typoch 3D tlače, ktoré spadajú do SLA skupiny, používa na vytvrdzovanie laser. Ale aby mohli výtlačky vznikať v takých malých rozmeroch, používa sa špecializovaná živica, vysoko sofistikovaný laser aj šošovky, ktoré majú za úlohu generovať malé svetelné body. Metóda TPP používa na tlač femtosekundový laser a zvládne vytlačiť modely, ktoré môžu byť ešte o niečo menšie ako pri metóde µSLA. Pomocou tohto lasera dochádza aj k vytvrdnutiu jednotlivých 3D pixelov, známych tiež ako voxely, ktoré sú v nano - až mikrometrových veľkostiach. Výsledný výtlačok je tak veľký aj len niekoľko milimetrov. Ale aj v týchto nepatrných rozmeroch si dokáže zachovať rozlíšenie detailov v radoch nanometrov. Či si teraz lámete hlavu nad tým, kde tieto malé výtlačky nájdu využitie, tak sa jedná o lekárske aplikácie alebo napríklad optické senzory a mikroelektródy.

Digitálne spracovanie svetla (Digital Light Processing; DLP)

Metóda DLP využíva na 3D tlač digitálny svetelný projektor a ako materiál je použitá živica (resin). Počas tlače projektor ožaruje celú vrstvu modelov naraz, takže oproti SLA technológii trvá jedna vrstva rovnako dlho a nezáleží na členitosti modelu. Vďaka tomu je DLP metóda rýchlejšia ako SLA. Základy tejto metódy pochádzajú z 80. rokov 20. storočia, ale na svoj rozkvet si musela ešte počkať niekoľko rokov, kým sa stala aj cenovo dostupnejšou. Vďaka tomu, že projektor funguje ako digitálna obrazovka, každá vrstva sa skladá zo štvorcových pixelov, ktoré vytvárajú obdĺžnikové bloky (voxely).

Svetlo môže byť premietané pomocou obrazoviek, ktoré vyžarujú LED svetlo (o veľkosti mikrometra) alebo vďaka UV svetlu, ktoré je nasmerované pomocou digitálneho mikrozrkadlového zariadenia (DMD). Toto zariadenie umožní rôzne body svetla na rôznych miestach pri jednej vrstve. Na trhu je výber rôznych DLP tlačiarní, ktoré sa môžu líšiť použitými komponentmi aj kvalitou svetelného zdroja. Od toho sa aj odvíja širšia cenová škála.

Medzi výhody tejto metódy patrí jej rýchlosť, extrémne vysoké rozlíšenie detailov, dostupná cena aj jednoduchšia údržba. Naopak nevýhoda je drahšia obstarávacia cena pri živiciach, ktoré bývajú často rozdelené na špecifické využitie. Pri tejto metóde sa niekedy používa systém TOP-DOWN DLP, ktorý netradične svieti z hornej strany tlačiarne dole. Postupne vytvrdzuje jednu vrstvu po druhej. Vytlačená vrstva sa zasunie späť do tlačovej vaničky. Tento systém si chvália niektorí používatelia, pretože argumentujú, že proces tlače nejde proti gravitácii, a vďaka tomu sa nemusíte báť tlačiť ani väčšie výtlačky. Aj keď samozrejme aj v tomto prípade je hmotnostné obmedzenie, ktoré tlačiareň zvládne vytlačiť.

Projekčná mikrostereolitografia (Projection Microstereolithography; PµSL)

Medzi podkategórie DLP patrí Projekčná mikrostereolitografie (PµSL), ktorá využíva ultrafialové svetlo žiariace z projektora na špeciálnu živicu v mikromeradle (rozlíšenie 2 mikróny a až do výšky vrstvy 5 mikrónov). Svoje využitie si našla napríklad v tkanivovom využití alebo napríklad mikrooptiku a mikrozariadenia používané v biomedicíne. Výroba kovov založená na litografii (Lithography-based Metal Manufacturing; LMM) Ďalšou metódou, pomocou ktorej je možné vyrábať drobné chirurgické nástroje a mikromechanické súčiastky, je Lithography-based Metal Manufacturing - Výroba kovov založená na litografii (LMM). V tejto metóde je kovový prášok rozptýlený v živici, potom dochádza k polymerácii pomocou svetla žiariace cez projektor. Po vytlačení sa zo „zelených“ dielov odstráni ich polymérna zložka a zostanú úplne kovové „hnedé“ diely, ktoré sú dokončené spekaním v peci. Pre túto metódu sa používajú suroviny ako je nerezová oceľ, titán, volfrám, mosadz, meď, striebro a zlato.

3. Spékanie prášku (Powder Bed Fusion; PBF)

Táto technológia je aditívna výrobná technológia, pri ktorej tepelná energia selektívne speká tenké vrstvy prášku a vytvára tak postupne vrstvu po vrstve pevný objekt. Tlačiareň nanesie tenkú vrstvu práškového materiálu na tlačovú podložku, potom pomocou svetelnej energie (väčšinou z lasera) spája konkrétne body na vrstve prášku, potom dôjde k naneseniu ďalšej vrstvy prášku, ktorá sa pritaví k tej predchádzajúcej. Takto sa postupuje, pokiaľ nedôjde k vytlačeniu celého modelu. Proces sa môže líšiť v závislosti od použitého materiálu (ak ide o kov alebo plast). Výsledné výtlačky mávajú vysoké mechanické vlastnosti, môžu byť funkčné a nie je problém tlačiť aj zložitejšie geometrické tvary.

Metóda SLS využíva ako materiál plastový prášok, ktorý speká pomocou lasera. Postup je nasledujúci – nádoba s polymérovým práškom sa zahreje na teplotu tesne pod bodom topenia polyméru, potom sa nanesie veľmi tenká vrstva prášku (obvykle s hrúbkou 0,1 mm) na tlačovú podložku. Laser potom začne skenovať povrch podľa vzoru stanoveného v digitálnom modeli a spekať prášok, vďaka čomu dochádza k spevňovaniu výtlačku. Až je naskenovaný celý prierez, stavebná platforma sa posunie o jednu hrúbku vrstvy na výšku a nanesie ďalšiu vrstvu prášku a opäť speká. Tento postup sa opakuje, kým nie je dokončený celý objekt. Nespečený prášok zostáva v tlačiarni, čo zaisťuje objektu stabilitu, vďaka čomu sa môže znížiť nutnosť podpier, alebo sa im úplne vyhnúť. Potom, čo je dokončený výtlačok aj vyčistenie, už nie je nutné žiadny ďalší postprocessing, ale pokiaľ je to žiaduce, môžete výtlačky leštiť alebo farebne upraviť.

Na trhu môžete naraziť na rôzne typy SLS tlačiarní, ktoré sa líšia svojou veľkosťou, výkonom, počtom laserov, veľkosťou laserového lúča, rýchlosťou a spôsobom zahriatia tlačovej podložky alebo spôsobom, ako nanáša tlačový prášok. Najbežnejším materiálom v SLS 3D tlači je nylon (PA6, PA12), ale ak potrebujete, aby bol výtlačok flexibilný, môžete využiť na tlač TPU alebo aj iný flexibilný materiál.

Mikroselektívne laserové spekanie (Micro Selective Laser Sintering; μSLS)

Metóda μSLS by sa mohla zaradiť pod SLS alebo aj pod laserovú práškovú fúziu (LPBF), ktorá je popísaná nižšie. Jedná sa o tlač, kde dochádza k spekaniu vďaka laseru, ale namiesto plastového prášku sa využíva kovový materiál. Je to ďalšia technológia zameriavajúca sa na mikro 3D tlač - vytvára diely v rozlíšení v mikromeradle (pod 5 μm). Pri metóde μSLS je vrstva s kovovými nanočasticami nanesená na substrát a potom vysušená, aby vznikla jednotná vrstva nanočastíc. Potom sa laserové svetlo pomocou digitálneho mikrozrkadlového poľa použije na ohrev a spekanie nanočastíc do požadovaného tvaru. Tieto kroky sa opakujú, kým nevznikne požadovaný výtlačok.

Laserová prášková fúzia (Laser Powder Bed Fusion; LPBF)

Túto technológiu 3D tlače môžete nájsť pod rôznymi názvami, je to z toho dôvodu, že pri vývoji si výrobcovia stanovali svoje vlastné pomenovanie, aj napriek tomu, že išlo o rovnaký proces snáď len s drobnými mechanickými rozdielmi. Môžete tak naraziť na označenie DMLS - priame laserové spekanie kovov alebo SLM - selektívne laserové tavenie. LPBF je vysoko presná metóda 3D tlače a bežne sa používa na vytváranie zložitých kovových dielov pre letecké, lekárske a priemyselné odvetvia. Rovnako ako pri SLS sa začína s 3D tlačou pri LPBF s digitálnym modelom rozdeleným na rezy. Tlačiareň nanesie prášok do komory a pomocou stierky (môžeme si prestaviť niečo ako stierač čelného skla pri aute) alebo valčeka ho rozprestrie do tenkej vrstvy po tlačovej podložke. Pomocou lasera vznikne prvá vrstva, na ktorú sa postupne vrstvia ďalšie vrstvy, pokiaľ nie je dokončený celý výtlačok. Vzduchotesné komory sa naplnia plynom (zmes dusíka alebo argónu), ktorý má za úlohu zaistiť, aby kov v priebehu tlače neoxidoval a zároveň aj odstraňuje nečistoty vzniknuté pri procese tavenia. Nadbytočný prášok na tlačovej podložke zaistí čiastočne podperu výtlačku, ale niekedy je potrebné aj tak využiť ďalšie podpery. Nepoužitý kovový prášok je možné znovu použiť pre ďalšiu tlač. Po dokončení tlače sú výtlačky vybraté, vyčistené a niekedy ešte podstúpi sekundárne tepelné spracovanie. Rôzne 3D tlačiarne LPBF sa môžu líšiť typom, silou a počtom laserov. Malá kompaktná tlačiareň LPBF môže mať jeden 30-wattový laser, zatiaľ čo priemyselná verzia môže mať 12 1000-wattových laserov. Tlačiarne LPBF používajú bežné priemyselné zliatiny, ako sú nerezové ocele, niklové superzliatiny a zliatiny titánu.

Tavenie elektrónovým lúčom (Electron Beam Melting; EBM)

Metóda EBM, ktorá sa niekedy nazýva fúzia prášku s elektrónovým lúčom (EB PBF), sa zameriava na tlač kovov podobne ako LPBF, ale namiesto lasera používa elektrónový lúč. Táto technológia sa používa na výrobu dielov, ako sú titánové ortopedické implantáty, lopatky turbín pre prúdové motory a medené cievky. EBM využíva namiesto lasera elektrónový lúč z niekoľkých dôvodov. Jedným z nich je, že el. lúč vygeneruje viac energie a tepla, čo je vyžadované pre určité kovy a aplikácie. Ďalším dôvodom je, že nie je využívaná komora s plynom, ale tlač metódy EBM je vo vákuovej komore, aby sa zabránilo rozptylu lúča. Teplota komory môže dosiahnuť až 1 000 °C (niektorých prípadoch aj vyššia). Elektromagnetický lúč sa pohybuje vyššou rýchlosťou ako laser a môže byť dokonca rozdelený na niekoľko oblastí súčasne. Jednou z výhod EBM oproti LPBF je jeho schopnosť spracovávať vodivé materiály a reflexné kovy, ako je meď. Ďalším rysom EBM je schopnosť poskladať samostatné diely na seba v komore, takže nemusia byť nutne pripojené k doske, čo výrazne zvyšuje možnosť objemu. Elektrónové lúče všeobecne vytvárajú väčšiu hrúbku vrstiev a menej detailu na povrchu ako lasery.

4. Tryskánie materiálu

Tryskanie materiálu je proces, počas ktorého sú nanášané drobné kvapôčky materiálu (resinu alebo vosku) a potom vytvrdené na tlačovej podložke, kde vzniká jedna vrstva po druhej, až sa vytvorí finálny objekt. Tento typ procesu umožňuje tlačiť rôzne druhy materiálu na rovnaký proces. Často sa využíva pri výrobe dielov v rôznych farbách a textúrach.

Tryskánie materiálu (Material Jetting; M-Jet)

Tryskanie materiálu je metóda, kedy je vrstva fotocitlivej živice selektívne nanesená na tlačovú podložku a vytvrdená ultrafialovým (UV) svetlom. Po nanesení a vytvrdnutí jednej vrstvy sa stavebná platforma zníži o jednu hrúbku vrstvy a proces sa opakuje, aby sa vytvoril 3D objekt. Metóda M-Jet zvládne vytvoriť vynikajúce detaily rýchlejšie, než pri 3D tlači s filamentom (FDM). Často sa tak využíva pri prototypoch v rôznych farbách a textúrach. Tryskanie materiálov nemusí byť vždy rovnaká u rozdielnych výrobcov. Líšia sa tak aj názvy tejto metódy. Stretnúť sa tak môžete s PolyJet od Stratasys alebo MultiJet Printing (MJP) od 3D Systems. Pri tejto metóde tlačiareň tlačí z tlačových hláv v riadkoch, čo umožňuje tlač viacerých objektov v jednom riadku bez toho, aby to ovplyvnilo rýchlosť. Pokiaľ je na tlačovej podložke vhodne prispôsobený priestor v každom výrobnom rade, zvládne tlačiareň s metódou M-Jet vyrábať diely koľkokrát rýchlejšie ako iné 3D tlačiarne, ktoré využívajú na tlač živicu.

Výtlačky vytlačené touto metódou vyžadujú podporu, ktorá sa tlačí súčasne. Podpory sú potom odstránený v rámci posprocessingu. Metóda M-Jet je jedna z mála 3D technológií, ktorá zvládne viacfarebnú a multi-materiálovú tlač. Tlačiarne M-Jet sú určené prevažne profesionálom v automobilovom, designovom, umeleckom aj zdravotnom priemysle. Tlač je ideálna na výrobu prototypov pre testovanie a následnom rýchlejšom uvedení produktov na trh. Na rozdiel od technológií polymerizácie vane M-Jet nevyžaduje dodatočné vytvrdzovanie, pretože UV svetlo v tlačiarni perfektne vytvrdí každú vrstvu.

Aerosólová tryska (Aerosól Jet)

Aerosól Jet je unikátna technológia vyvinutá spoločnosťou Optomec, ktorá sa používa predovšetkým na 3D tlač elektroniky (napríklad, kondenzátory, antény, senzory a tranzistory). Pokiaľ by sme sa na to pozreli všeobecne, táto tlač sa dá prirovnať k náteru v spreji, ale od priemyselného lakovania sa odlišuje tým, že ju možno použiť na tlač plnohodnotných 3D objektov. Elektronické atramenty sú umiestnené do atomizéra (rozprašovača s mechanickou pumpou), ktorý vytvára hustú hmlu kvapôčok s priemerom 1 až 5 mikrónov. Aerosólová hmla pokračuje do nanášacej hlavy, kde je vo vysokej rýchlosti rozprašovaná. Niekedy sa táto metóda radí aj do kategórie Riadená depozícia.

Voľné tvarovanie plastov (Plastic Freeforming)

Nemecká spoločnosť Arburg vytvorila technológiu nazvanú Plastic Freeforming (APF), ktorá kombinuje technológiu vytláčania a tryskania materiálov. Využíva komerčne dostupné plastové granuláty, ktoré sa tavia ako pri procese vstrekovania a premiestňujú sa do vypúšťacej jednotky. Vysokofrekvenčný uzáver trysky vytvára rýchle otváracie a zatváracie pohyby až 200 malých kvapôčok plastu za sekundu (s priemerom medzi 0,2 a 0,4 mm). Kvapky sa pri ochladzovaní spájajú s vytvrdnutým materiálom. Všeobecne nie je potrebné žiadne následné spracovanie, len v prípade, že sa použila podpora, je potrebné jej odstránenie.

Tryskanie nanočastíc (NanoParticle Jetting; NPJ)

5. Tryskánie spojiva (Binder Jetting)

Tento typ technológie má vlastnosti ako práškovej fúzie, tak aj tryskania materiálu. Podobne ako u PBF používa na tryskanie spojiva práškový materiál (kov, plast, keramika, drevo atď.) a rovnako ako tryskanie materiálu sa kvapalný spojivový polymér nanáša z atramentových tlačiarní.

Či už sa jedná o kov, plast, piesok alebo iný práškový materiál, proces tryskania spojiva je rovnaký. Najprv sa nanesie tenká vrstva prášku na stavebnú platformu. Potom tlačová hlava s atramentovými tryskami prechádza cez tlačovú podložku a selektívne nanáša kvapôčky spojiva, aby sa častice prášku spojili dohromady. Po dokončení vrstvy sa stavebná platforma posunie dole a proces sa potom opakuje, kým nie je celá časť dokončená. Spojivo pôsobí ako lepidlo držiace polymérny prášok pohromade. Po vytlačení sa diely obalia nepoužitým práškom a nechajú sa vytvrdiť. Potom sa diely vyberú zo zásobníka na prášok, prebytočný prášok sa zhromaždí a môže sa znovu použiť. Potom je v závislosti od materiálu niekedy vyžadované dodatočné spracovanie (netýka sa väčšinou piesku). Povrch sa môže leštiť, natierať a brúsiť.

Tryskanie spojivom je rýchle a má vysokú výrobnú rýchlosť, takže sa môžu vyrábať veľké objemy dielov efektívnejšie ako v prípade iných metód AM. Tryskanie kovového spojiva, kde je možnosť použiť širokú škálu kovov, je obľúbené na výrobu spotrebiteľských produktov, nástrojov a náhradných dielov. Tryskanie polymérového spojiva má však obmedzené materiálové možnosti a vyrábajú sa tak diely s nízkymi štrukturálnymi vlastnosťami. Jeho hlavná hodnota spočíva v jeho schopnosti vyrábať viac farebné prototypy a modely.

Tryskanie kovového spojiva (Metal Binder Jetting)

Tryskanie spojiva možno tiež použiť na výrobu pevných kovových predmetov so zložitou geometriou, ktorá presahuje možnosti tradičných výrobných techník. Tryskanie kovovým spojivom je veľmi zaujímavá technológia pre hromadnú výrobu kovových dielov, kde je žiaduce dosiahnuť odľahčenie. Metódou tryskania spojivom môžete tlačiť diely, ktoré budú mať zložité vzorované výplne namiesto toho, aby boli plné. Výsledné diely sú tak výrazne ľahšie a zároveň pevné. Táto metóda môže byť tiež použitá na dosiahnutie ľahších koncových súčiastok pre lekárske aplikácie, ako sú implantáty.

Tryskánie plastového spojiva (Plastic Binder Jetting)

Tryskánie pieskového spojiva (Sand Binder Jetting)

Technológia tryskania pieskového spojiva nie je príliš odlišná od technológie tryskania plastového spojiva, ale tlačiarne a aplikácie sú od seba natoľko odlišné, že si zaslúžila samostatnú skupinu. Výroba veľkých foriem a modelov na liatie do piesku je v skutočnosti jednou z najbežnejších použití technológie tryskania spojiva.

Viac prúdová fúzia (Multi Jet Fusion; MJF)

Jedná sa o ďalší z jedinečných a špecifických 3D tlačových procesov, ktoré nemožno ľahko zaradiť do žiadnej existujúcej kategórie (v skutočnosti sa tu nejedná o použitie spojiva), s touto metódou prišla značka HP (rovnaká spoločnosť, ktorá vyrába 2D tlačiarne). MJF je polymérová technológia 3D tlače zahrňujúca práškový aj tekutý roztavený materiál. Dôvodom, prečo sa táto metóda nepovažuje za tryskanie spojiva, je pridanie tepla do procesu 3D tlače, ktoré vytvára súčiastky s oveľa vyššou pevnosťou a trvanlivosťou, a skutočnosť, že kvapalina nie je priamo spojivom. Proces získal svoj názov podľa niekoľkých atramentových hláv, ktoré vykonávajú tlačový proces.

6. Priame nanášanie (Directed energy deposition; DED)

Metóda DED je proces 3D tlače, pri ktorom je kovový materiál privádzaný a roztavený silnou energiou v rovnakom čase, keď je nanášaný. Jedná sa o jednu z najrozšírenejšej kategórii 3D tlače, ktorá zahŕňa dlhý zoznam podkategórií, ktoré sa od seba líšia materiálom (drôt alebo prášok) a typu energie (laser, elektrónový lúč, elektrický oblúk, nadzvuková rýchlosť, teplo atď.). V podstate ide o akúkoľvek metódu, kedy môže byť kov riadene nanášaný vo vrstvách (nejedná sa o vytláčanie). Táto metóda má pomerne veľa spoločného so zváraním.

Táto technológia sa používa na vytvorenie tlačovej vrstvy po jednotlivých vrstvách, ale často sa používa na opravu alebo úpravu kovových predmetov tým, že sa nanesie materiál priamo na existujúcu kovovú súčiastku. Po skončení tlače väčšinou nasleduje ešte CNC obrábanie, aby sa dosiahla väčšia odolnosť. Kombinácia typov výroby DED a CNC je tak bežné, že existuje podtyp 3D tlače nazývaný hybridná 3D tlač, ktorá používa hybridné 3D tlačiarne, ktoré sa skladajú z DED a CNC prístroja. Táto technológia je cenená ako rýchlejšia a lacnejšia náhrada za odlievanie a kovanie kovových dielov v menšom množstve a na opravy pre aplikácie v ropnom a plynárenskom priemysle na mori alebo napríklad v leteckom, kozmickom priemysle a energetike.

Podkategórie DED je možné rozdeliť podľa typu vstupného materiálu alebo podľa typu zdroja energie. V tomto zozname to nájdete rozdelené podľa typu energie. Keď je materiál používaný pri tomto spôsobe tlače v práškovej forme, je bežné, že sa prášok rozprašuje vedľa inertného plynu, aby sa znížila alebo vylúčila možnosť oxidácie. V prípade použitia práškového materiálu je aj možné zmiešať viac práškov a dosiahnuť tak rozdielne výsledky. Pokiaľ je východiskovou surovinou drôt (čo je ten lacnejší variant), technológia by sa dala prirovnať k robotickému zváraniu (avšak vo viac zložitejšej verzii).

Laserová riadená energetická depozícia (Laser Directed Energy Deposition; L-DED)

Táto metóda sa tiež niekedy nazýva laserová depozícia kovu (LMD) alebo laserovo upravené tvarovanie siete (LENS). Ide o technológiu 3D tlače využívajúcu kovový prášok alebo drôt privádzaný jednou alebo viacerými tryskami a tavený pomocou výkonného lasera na stavebnú platformu alebo rovno na kovovú súčiastku. Objekt, ktorý je umiestnený na viacosovom otočnom stole, sa vytvára vrstvou po vrstve. Výrobný proces je rýchlejší ako v prípade fúzie práškového lôžka, ale má za následok nižšiu kvalitu povrchu a výrazne nižšiu presnosť, čo často vyžaduje rozsiahle následné opracovanie. Laserové tlačiarne DED majú často utesnené komory naplnené argónom, aby sa zabránilo oxidácii. Pri spracovaní menej reaktívnych kovov môžu tiež pracovať iba s lokalizovaným argónom alebo dusíkom. Kovy bežne používané v tomto procese bývajú nerezová oceľ, titán a zliatiny niklu. Táto metóda tlače sa často používa na opravy špičkových leteckých a automobilových súčastí, ako sú lopatky prúdových motorov, ale používa sa aj na výrobu celých dielov.

Depozícia energie riadená elektrónovým lúčom (Electron Beam Directed Energy Deposition; EB DED)

U tejto metódy sa tiež niekedy môžete stretnúť s názvom depozície energie elektrónovým zväzkom drôtu. Ide o proces 3D tlače veľmi podobný DED s laserom. Vykonáva sa vo vákuovej komore, ktorá produkuje veľmi čistý a vysoko kvalitný kov. Keď je kovový drôt privádzaný cez jednu alebo viac trysiek, je roztavený elektrónovým lúčom. Vrstvy sú vytvárané jednotlivo, pričom elektrónový lúč vytvára malý kúpeľ taveniny a zvárací drôt je privádzaný do kúpeľa taveniny podávačom drôtu. Pre túto metódu sa používajú kovy, ktoré sú schopné chemické reakcie (ako sú zliatiny medi, titánu, kobaltu a niklu). DED s kovovým drôtom pomocou elektrónových lúčov je rýchlejšia ako prášková verzia. Proces sa vykonáva vo vákuovej komore. Stroje DED nie sú prakticky obmedzené z hľadiska veľkosti tlače. Výrobca 3D tlačiarní Sciaky má napríklad stroj EB DED, ktorý dokážu vyrábať diely dlhé takmer šesť metrov rýchlosťou 3 až 9 kilogramov materiálu za hodinu. Metóda DED s elektrónovým lúčom sa tak považuje za jeden z najrýchlejších spôsobov výroby kovových dielov, aj keď nie najpresnejší. Vďaka tomu je ideálny na stavbu veľkých konštrukcií lietadiel alebo náhradných dielov, ako sú lopatky turbín, ktoré sa potom opracovávajú.

Riadená depozícia energie drôtu (Wire Directed Energy Deposition; WDED)

Táto metóda je tiež známa ako Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), ide o 3D tlač, ktorá využíva energiu vo forme plazmy alebo drôteného oblúka na roztavenie kovu vo forme drôtu, ktorý je po vrstvách nanesený robotickým ramenom na povrch, ako je viacosý otočný stôl , aby došlo k vytvoreniu požadovaného tvaru. Táto metóda má výhodu oproti technológiám zahŕňajúci lasery alebo elektrónové lúče, pretože nevyžaduje utesnenú komoru, a môže používať rovnaké kovy (niekedy úplne rovnaký materiál) ako tradičné zváranie. Elektrická priama depozícia energie je považovaná za nákladovo najefektívnejšiu možnosť medzi technológiami DED, pretože môže využívať existujúce roboty na oblúkové zváranie a napájacie zdroje, takže počiatočná investícia pre firmy býva relatívne nízka. Na rozdiel od zvárania táto technológia využíva komplexný softvér na riadenie procesu, vrátane riadenia tepla a dráhy robotického ramena. Pri tejto technológii nie sú potrebné žiadne podperné konštrukcie, ktoré by bolo nutné potom odstrániť. Hotové diely sú niekedy potrebné pomocou CNC strojov dodatočne upraviť a vyleštiť povrch. Často bývajú tlačené diely ešte tepelne spracované, aby sa uvoľnilo akékoľvek zvyškové napätie.

Studený nástrek (Cold Spray)

Studený nástrek je technológia DED 3D tlače, ktorá strieka kovový prášok nadzvukovou rýchlosťou, aby sa spojil bez toho, aby došlo k ich roztaveniu, čo neprodukuje takmer žiadne tepelné pnutie, ktoré by mohlo spôsobiť praskanie vplyvom tepla alebo iné bežné problémy, ktoré môžu ovplyvniť technológie založené na princípe tavenia. Od začiatku roku 2000 sa používa táto metóda na nanášanie vrstvy na súčiastky, ale v poslednej dobe niekoľko spoločností upravilo studený nástrek pre aditívnu výrobu, pretože dokáže vrstviť kov v presnej geometrii až niekoľko centimetrov pri asi 50 až 100-krát vyššej rýchlosti ako typické kovové 3D tlačiarne a nie sú potrebné inertné plyny alebo vákuové komory. Rovnako ako všetky procesy DED, studený nástrek nevytvára výtlačky s vynikajúcou kvalitou povrchu alebo detailov, takže použitie bude ideálne tam, kde nie je taký dôraz na vzhľad. Výtlačky sa nemusia následne upravovať.

Priama depozícia energie tavením (Molten Direct Energy Deposition)

Tento proces 3D tlače využíva teplo na roztavenie (alebo takmer roztavenie) kovu, obvykle sa jedná o hliník. Potom dochádza k jeho ukladaniu vrstvu po vrstve na stavebnú dosku, čím sa následne vytvára 3D objekt.

Oproti tejto metóde, kde sa používa ako materiál čistý kov, sa pri metóde vytláčania kovu používa kovový materiál s polymérom vo vnútri. Je to z toho dôvodu, aby bolo možné kov vytlačiť. Polymér sa potom odstráni vo fáze tepelného spracovania. Táto metóda, kde sa využíva roztavenie na spracovanie materiálu, by sa tiež dala prirovnať k tryskaniu materiálu. Ale s rozdielom, že kov nie je vstrekovaný zo sústavy trysiek vo forme kvapôčok, ale je nanášaný vo forme prúdu z trysky. Táto technológia nie je ešte príliš rozšírená, na jej vývoji sa stále pracuje. Zatiaľ ponúka túto metódu tlačiarne GMP300 od značky Grob a ElemX od značky Xerox.

Medzi výhody tejto techniky patrí možnosť využívať recyklovaný kov namiesto drôtov alebo kovových práškov, ako je tomu tak u iných techník DED. A vďaka možnosti využiť teplo na tavenie sú tu aj nižšie nároky na energiu.

7. Laminácia dosiek (Sheet lamination)

Laminácia dosiek spadá aj pod 3D tlač, ale zásadne sa od ostatných technológií líši. Jej princíp je postavený na laminovaní dosiek veľmi tenkého materiálu, ktorý sa skladá postupne na seba, a potom sa mechanicky alebo laserom vyreže do konečného 3D objekt. Vrstvy materiálu je možné spájať pomocou rôznych metód (vrátane tepla a zvuku) v závislosti na danom materiáli. Ako materiál sa môže použiť od papiera alebo polymérov až po kovy. Pri tejto metóde dochádza k vytvoreniu väčšieho nepotrebného odpadu, než je tomu tak pri ostatných 3D technológiách. Táto metóda je obľúbená pri výrobe nefunkčných prototypov, vďaka relatívne vysokej rýchlosti. Alebo pri výrobe kompozitných modelov (čiže modelov, ktoré sú vyrobené z viacerých druhov materiálu), pretože použité materiály je možné počas procesu tlače zameniť.

Podkategorie Laminácia dosiek	Výroba laminovaných predmetov (LOM) Ultrazvuková konsolidácia (UC)
Ktoré materiály je možné využiť:	papier, polymér a kov (vo forme veľmi tenkých dosiek)
Rozmerová presnosť:	±0,1 mm
Časté využití:	nefunkčné prototypy, viacfarebná tlač, odlievacie formy
Výhody:	vysoká rýchlosť výroby možnosť kompozitných modelov
Nevýhody:	nízka presnosť viac odpadu pri niektorých dieloch je vyžadovaný postprocessing

Výroba laminovaných aditív (Laminated Additive Manufacturing)

Laminovanie je technológia 3D tlače, kedy sa listy materiálu vrstvia na seba a spájajú sa k sebe pomocou lepidla, potom sa nožom (prípadne laserom alebo CNC routerom) oreže navrstvený model do správneho tvaru. Táto technológia je dnes menej bežná, pretože oproti tomuto procesu náklady a časové požiadavky pri iných technológiách 3D tlače klesli.

Výroba viskóznej litografia (Viscous Lithography Manufacturing; VLM)

VLM je patentovaný proces 3D tlače od značky BCN3D, ktorý laminuje tenké vrstvy vysoko viskóznych fotocitlivých živíc na priehľadnú prenosovú fóliu. Mechanický systém umožňuje laminovanie živice z oboch strán fólie, čo umožňuje kombinovať rôzne živice a získať tak viac materiálové modely a ľahko odstrániteľné nosné konštrukcie. Táto technológia by sa mohla zaradiť aj medzi jednu z technológií 3D tlače zo živice.

Výroba aditív na báze kompozitov (Composite Based Additive Manufacturing; CBAM)

Spoločnosť Startup Impossible Objects patentovala túto technológiu, ktorá spája dosky z uhlíka, skla alebo kevlaru s termoplastom a vytvára tak modely.

Selektívne laminovanie kompozitných objektov (Selective Lamination Composite Object Manufacturing; SLCOM)

Spoločnosť EnvisionTEC, teraz nazývaná ETEC a vlastnená spoločnosťou Desktop Metal, vyvinula túto technológiu v roku 2016. Táto metóda využíva ako základný materiál termoplasty a kompozity z tkaných vlákien. Nie je isté, či Desktop Metal túto metódu stále podporuje.