Additiv fremstilling (nogle gange også kaldet hurtig prototyping eller 3D-print) er en fremstillingsmetode, der skaber solide objekter ved at bygge lag af materiale. Selvom der er mange forskellige 3D-printteknikker, vil denne artikel fokusere på den generelle proces fra design til den sidste del. Uanset om den sidste del er en hurtig prototype eller en endelig funktionel del, forbliver den overordnede proces den samme.
Additiv fremstillingsproces
1. Computerstøttet design
At lave en digital model er det første trin i den additive fremstillingsproces. Den mest almindelige metode til fremstilling af digitale modeller er computerstøttet design (CAD). Der er en bred vifte af gratis og professionelle CAD-programmer, der er kompatible med additiv fremstilling. Reverse engineering kan også bruges til at generere digitale modeller fra 3D-scanning.
Der er flere designovervejelser, der skal vurderes, når der designes til additiv fremstilling. Disse fokuserer typisk på funktionsgeometriske begrænsninger for at understøtte eller undslippe krav og varierer efter teknologi.
2. STL-konvertering og filmanipulation
I modsætning til traditionelle fremstillingsmetoder er et kritisk trin i den additive fremstillingsproces behovet for at konvertere CAD-modeller til STL-filer. STL bruger trekanter til at beskrive overfladen af et objekt. Der er flere modelbegrænsninger, der bør overvejes, før man konverterer en model til en STL-fil, herunder fysisk størrelse, vandtæthed og polygonantal.
Efter at STL-filen er genereret, vil filen blive importeret til sliceren. Dette program konverterer STL-filer til g-kode. g-code er et Numerical Control (NC) programmeringssprog. Det bruges i computerstøttet fremstilling (CAM) til at styre automatiserede værktøjsmaskiner (herunder CNC-maskiner og 3D-printere). Slicer giver også designere mulighed for at tilpasse byggeparametre, herunder støtte, laghøjde og delorientering.
3. 3D-print
3D-printere er ofte sammensat af mange små og komplekse dele, så korrekt vedligeholdelse og kalibrering er afgørende for at producere nøjagtige udskrifter. På dette trin indlæses trykmaterialet også i printeren. Råvarer, der anvendes i additiv fremstilling, har ofte en begrænset holdbarhed og kræver omhyggelig håndtering. Mens nogle processer er i stand til at genbruge overskydende printmateriale, kan genbrug føre til materialeforringelse, hvis det ikke udskiftes regelmæssigt.
De fleste additive produktionsmaskiner behøver ikke at overvåges, efter at udskrivningen påbegyndes. Maskinerne vil følge en automatiseret proces, og problemer opstår normalt først, når maskinen løber tør for materiale, eller softwaren går galt.
4. Bearbejdning af 3D-printede produkter
For nogle additive fremstillingsteknikker er det så enkelt at fjerne printet som at løsne den trykte del fra byggeplatformen. For andre, mere industrielle 3D-printmetoder er fjernelse af printet en yderst teknisk proces, der involverer præcis udtrækning af printet, mens det stadig er pakket ind i byggemateriale eller fastgjort til byggepladen. Disse metoder kræver komplekse fjernelsesprocedurer og højtuddannede maskinoperatører samt sikkerhedsudstyr og et kontrolleret miljø.
5. Efterbehandling
Efterbehandlingsprocedurer varierer også afhængigt af printerteknologi. SLA'er kræver, at komponenter hærdes under UV-lys før forarbejdning, metaldele kræver ofte afspænding i en ovn, og FDM-dele kan behandles med det samme. Understøtninger, der er trykt med støttetrykteknikker, fjernes også i efterbehandlingsstadiet. De fleste 3D-printmaterialer kan slibes, og andre efterbehandlingsteknikker, herunder tumbling, højtryksluftrensning, polering og toning, bruges til at forberede print til endelig brug.
