3D-printingteknologi

Additiv tilverking, eller additiv produksjon, er eit fagomgrep for "teknikkar som bygger objekt i fast materiale, med utgangspunkt i ein tredimensjonal digital modell" (Mæhlum, 2021). Både 3D-printing og påleggssveising er døme på additive teknologiar.

Kva særmerker additiv tilverking?

1. 3D-printing tek normalt utgangspunkt i ein tredimensjonal modell av det som skal lagast. Desse modellane blir vanlegvis teikna i 3D-program som Solid Edge, Inventor eller AutoCad.

2. I ein 3D-skrivar blir delen bygd opp lag for lag. Kvart lag er basert på ein analyse av 3D-modellen av delen.

3. Materialet som blir printa ut til ein del, må enten smeltast eller bli herda for å henge saman med laga som er skrivne ut frå før. Til herding av plast blir brukt det ofte UV-lys. Smelting kan mellom anna skje ved hjelp av ein laserstråle eller ei oppvarma dyse.

4. Råmateriala som blir brukte i 3D-skrivarar, er formlause eller nøytrale. Formlause materiale er til dømes pulver eller væsker. Ei nøytral form av eit materiale er til dømes trådform.

5. 3D-printing skjer utan at eit verktøy er i direkte kontakt med materialet når delen blir forma. Ved støyping derimot blir det brukt støypeformer for å halde materialet i den forma støypen skal ha. Også ved dreiing og fresing er det eit verktøy som kuttar og formar arbeidsstykket.

I videoen nedanfor får du demonstrert ein enkel 3D-produksjonsprosess.

Det er mange ulike materiale som kan printast ut. Døme på slike materiale er titan, aluminium, rustfritt stål, plast, voks, papir, biologisk materiale og mat. Råstoffa til 3D-printing kjem i mange ulike former: som væske (resin), pulver, pasta, folie eller som filament (tråd på ein spole).

3D-printing krev ei energikjelde som bygger opp materialet som blir skrive ut. Energikjelda kan vere laser, elektronstråle eller varmeelement.

3D-printing er framleis ein umoden teknologi. Det finst store utfordringar knytte til 3D-printing, og førebels finst det ingen etablerte hovudteknologiar. Derimot blir det utvikla stadig nye printemetodar.

Mange firma har teke patent på produksjonsmetodane sine. Andre firma som har utvikla liknande teknologi, får då ikkje lov til å gi verktøya og metodane sine merkenamn som det allereie er teke patent på. Dagens marknad for 3D-printing er derfor prega av mange teknologiar og maskiner som liknar mykje på kvarandre, men som har ulike namn. Også 3D-printing blir omtalt med fleire ulike namn, til dømes Rapid prototyping, Additive manufacturing (forkorta til AM), AM technology og Laser Beam Melting.

Fused Deposition Modelling

Plast det vanlegaste materialet brukt i 3D-printing, og Fused Deposition Modelling er den vanlegaste 3D-teknologien for plast. Teknologien er særleg mykje brukt i skulen og av private. Ved denne metoden kjem det ein plasttråd gjennom ei oppvarma dyse. Materialet blir lagt på ei byggeplate.

Stereolitografi (SLA)

Stereolitografi er ein teknikk der delen blir skriven ut frå botnen av eit kar med flytande resin. UV-lys herdar resinet lagvis etter kvart som delen blir løfta opp.

Multijet-Modelling MJM (Polyjet)

Denne teknikken kan minne om ei vanleg papirutskrift. Her blir det lagt bindemiddel på eit lag med pulver. Bindemiddelet blir distribuert på same måten som blekkpatroner i vanlege papirskrivarar. Byggeplata blir senka for kvart lag, og deretter blir det lagt eit nytt lag med pulver jamt utover. Det er mogleg å blande inn fargestoff i bindemiddelet slik at ein kan få ulike fargar.

Metall har høgare smeltetemperaturar enn plast, og metallprinting krev derfor meir energi. Metall kan også vere meir sensitive i printeprosessane. Derfor er dei fleste teknikkane for metallprinting dyrare og meir kompliserte enn teknikkane for plastprinting.

Selective Laser Melting (SLM)

Denne metoden inneber at metallpulver blir lagt ut i eit jamt lag. Deretter smeltar ein laser parti på det gitte laget. Lag for lag smeltar laserstrålen pulveret slik at laga blir bygde opp til ein del.

Electron Beam Melting (EBM)

Ved bruk av EBM (elektronstrålesveising) blir det også lagt metallpulver lagvis for å bygge opp delen. I EBM blir det brukt ein elektronstråle til å varme og smelte pulveret. Byggeplata og byggekammeret blir varma opp til høge temperaturar.

Laser Deposition Welding (LDW)

Ved bruk av LDW-metoden blir det spraya pulver ut av ei dyse saman med ein laserstråle. Då blir materialet lagt oppå arbeidsstykket og blir samtidig smelta av laserstrålen. Dette er ein metode som vanlegvis blir brukt i ei CNC-fresemaskin. Då kan materialet byggast opp og maskinerast i same maskin. Metoden blir også kalla DED (Directed Energy Deposition).

Binder Jetting (BJ) og Nanoparticle Jetting (XJet)

Også ved desse to metodane er utgangspunktet metallpulver. Det blir brukt eit bindemiddel for å halde pulveret saman i printinga. Etter printing blir pulveret smelta saman i omnar.

Arc Welding (Wire)

Arc Welding er 3D-printing der materialet blir sveisa opp med sveisepistolar.

• Finn fleire forklarande artiklar og videoar om dei ulike teknikkane for plast og metall.

• Leit opp prisar for ulike 3D-skrivarar og for materialet til skrivarane.

• Kunne nokre av delane du har brukt eller laga på verkstaden, blitt 3D-printa?

• I 3D-printeprosessar blir det brukt ulike energikjelder. Kan du finne nokre fellestrekk mellom samanføyingsteknikkar som liming og sveising og desse energikjeldene?

• Korleis kan du bygge ein 3D-skrivar for sjokolade?

• Kva treng du for å kunne skrive ut sjokolade?

Gå tilbake til toppen av sida. Kva svar kan du no gi på spørsmåla som er stilte i ingressen?

Mæhlum, L. (2021, 13. oktober). 3D-printing. I Store norske leksikon. https://snl.no/3D-printing