3D nyomtatás technológiája

A közismert gyártási feladatok többnyire lebontó eljárások segítségével állítják elő az alkatrészeket, eszközöket. Egy előgyártmányból a „felesleg” eltávolításával, hulladék keletkezése mellett jönnek létre a legyártott tárgyak. Ezzel szemben a 3D nyomtatás ezen gyártási módszerek megszokott előgyártmányt igénylő, lebontó eljárásokkal megvalósuló gyártástechnológiák ellentéte. Ugyanis nem igényel előgyártmányt, hanem a „semmiből” felépítő eljárással hozza létre az adott tárgyat. A legtöbb esetben még utómegmunkálásra sincs szükség. Ezáltal a környzetet kevésbé terheli hulladék előállításával.

A gyártás első lépése a digitális modell elkészítése. Ezt egy számítógéppel segített tervező (CAD) vagy egy 3D animációs szoftver segítségével lehet felépíteni. Meglévő testről 3D szkenner segítségével is készíthető digitális modell. A különböző formátumú modelleket a szoftverek vékony, azonos vastagságú vízszintes virtuális rétegekre szeleteli.

A 3D nyomtatás folyamatának jellemzője, hogy rétegről rétegre építi fel a nyomtatandó modellt, a vékony vízszintes keresztmetszeteit egymásra helyezve. Képzeljünk el egy egyszerű tárgyat, mint például egy poharat. Ha e képzeletbeli poharat elhelyeznénk egy a kórházakban használatos CT berendezésbe, számos felvételt készíthetnénk, amelyeken a pohár metszetei láthatóak. Ha minden egyes metszet alapján előállíttatnánk valakivel a pohár adott képre eső körvonalát műanyagból, majd ezeket a műanyagrétegeket sorrendben egymásra ragasztanánk, a végeredmény egy az eredeti pohárhoz hasonló alakzat lenne. Annál jobban hasonlítana az eredeti pohárra, minél pontosabban követik a műanyagrétegek az eredeti körvonalakat és minél több ilyen metszetet készítettünk.

A nyomtató felbontása több alkalmazás esetén elegendő pontosságú felületet hozhat létre, ha azonban ennél pontosabb alakra van szükség, a modellt a felbontásnak megfelelő ráhagyással kell kinyomtatni, majd a felesleges anyagot hagyományos szubtraktív technológiával kell eltávolítani.

Néhány additív gyártási technológia kétféle anyagot használ fel az alkatrészek előállításához. Az első anyag képezi majd az alkatrészt, a másik a nyomtatás alatt egyes részek alátámasztására szolgál csupán. A támasztó anyagot az eljárás befejezése után leolvaszthatják vagy leoldhatják oldószerrel vagy vízzel.

A mai technológiákkal egy modell kinyomtatása néhány perctől néhány óráig tart az alkalmazott módszer, valamint a test méretétől és bonyolultságától függően. A hagyományos gyártási eljárások (például a fröccsöntés) polimer alkatrészek tömeggyártása esetén általában olcsóbbak, de kis darabszám esetén a 3D nyomtatás a gyorsabb, a rugalmasabb és az olcsóbb.