3D-printingteknologi

Additiv tilvirkning eller additiv produksjon er et fagbegrep for "teknikker som bygger objekter i fast materiale, med utgangspunkt i en tredimensjonal digital modell" (Mæhlum, 2021). Både 3D-printing og påleggssveising er eksempler på additive teknologier.

Hva kjennetegner additiv tilvirkning?

1. 3D-printing tar normalt utgangspunkt i en tredimensjonal modell av det som skal lages. Disse modellene blir vanligvis tegna i 3D-programmer som Solid Edge, Inventor eller AutoCad.

2. I en 3D-printer bygges delen opp lag for lag. Hvert lag er basert på en analyse av 3D-modellen av delen.

3. Materialet som printes til en del, må enten smeltes eller herdes for å henge sammen med laga som er printa fra før. Til herding av plast brukes det ofte UV-lys. Smelting kan blant annet skje ved hjelp av en laserstråle eller en oppvarma dyse.

4. Råmaterialene som brukes i 3D-printere, er formløse eller nøytrale. Formløse materialer er for eksempel pulvere eller væsker. En nøytral form av et materiale er for eksempel trådform.

5. 3D-printing skjer uten at et verktøy er i direkte kontakt med materialet når delen formes. Ved støping brukes for eksempel støpeformer for å holde materialet i den formen støpen skal ha. Også ved dreiing og fresing er det et verktøy som kutter og former arbeidsstykket.

I videoen nedenfor får du demonstrert en enkel 3D-produksjonsprosess.

Det er mange forskjellige materialer som kan printes. Eksempler på slike materialer er titan, aluminium, rustfritt stål, plast, voks, papir, biologisk materiale og mat. Råstoffene til 3D-printing kommer i mange ulike former: som væske (resin), pulver, pasta, folie eller som filament (tråd på en spole).

3D-printing krever en energikilde som bygger opp materialet som printes. Energikilden kan være laser, elektronstråle eller varmeelement.

3D-printing er fortsatt en umoden teknologi. Det fins store utfordringer knytta til 3D-printing, og foreløpig fins det ingen etablerte hovedteknologier. Derimot blir det stadig utvikla nye printemetoder.

Mange firmaer har tatt patent på sine produksjonsmetoder. Andre firmaer som har utvikla liknende teknologi, får da ikke lov til å gi verktøyene og metodene sine merkenavn som det allerede er tatt patent på. Dagens marked for 3D-printing preges derfor av mange teknologier og maskiner som likner mye på hverandre, men som har forskjellige navn. Også 3D-printing omtales med flere forskjellige navn, for eksempel Rapid prototyping, Additive manufacturing (forkortes til AM), AM technology og Laser Beam Melting.

Fused Deposition Modelling

Det vanligste materialet brukt i 3D-printing er plast, og Fused Deposition Modelling er den vanligste 3D-teknologien for plast. Den er særlig mye brukt i skolen og av private. Ved denne metoden kommer det en plasttråd gjennom en oppvarmet dyse. Materialet legges på en byggeplate.

Stereolitografi (SLA)

Stereolitografi er en teknikk der delen printes fra bunnen av et kar med flytende resin. UV-lys herder resinet lagvis etter hvert som delen løftes opp.

Multijet-Modelling MJM (Polyjet)

Denne teknikken kan minne om en vanlig papirutskrift. Her legges bindemiddel på et lag med pulver. Bindemiddelet distribueres på samme måte som blekkpatroner i vanlige papirskrivere. Byggeplata senkes for hvert lag, og deretter legges et nytt lag med pulver jevnt utover. Det er mulig å blande inn fargestoff i bindemiddelet slik at man kan få ulike farger.

Metall har høyere smeltetemperaturer enn plast, og metallprinting krever derfor mer energi. Metaller kan også være mer sensitive i printeprosessene. Derfor er de fleste teknikkene for metallprinting dyrere og mer kompliserte enn teknikkene for plastprinting.

Selective Laser Melting (SLM)

Denne metoden innebærer at metallpulver legges ut i et jevnt lag. Deretter smelter en laser partier på det gitte laget. Lag for lag smelter laserstrålen pulveret slik at laga bygges opp til en del.

Electron Beam Melting (EBM)

Ved bruk av EBM (elektronstrålesveising) legges også metallpulver lagvis for å bygge opp delen. I EBM brukes en elektronstråle til å varme og smelte pulveret. Byggeplaten og byggekammeret blir varmet opp til høye temperaturer.

Laser Deposition Welding (LDW)

Ved bruk av LDW-metoden sprayes pulver ut av en dyse sammen med en laserstråle. Da legges materialet oppå arbeidsstykket og smeltes samtidig av laserstrålen. Dette er en metode som vanligvis brukes i en CNC-fresemaskin. Da kan materialet bygges opp og maskineres i samme maskin. Metoden blir også kalt DED (Directed Energy Deposition).

Binder Jetting (BJ) og Nanoparticle Jetting (XJet)

Også ved disse to metodene er utgangspunktet metallpulver. Det brukes et bindemiddel for å holde pulveret sammen i printinga. Etter printing smeltes pulveret sammen i ovner.

Arc Welding (Wire)

Arc Welding er 3D-printing der materialet sveises opp med sveisepistoler.

• Finn flere forklarende artikler og videoer om de forskjellige teknikkene for plast og metall.

• Let opp priser for ulike 3D-printere og for materialet til printerne.

• Kunne noen av delene du har brukt eller laget på verkstedet, blitt 3D-printa?

• I 3D-printeprosesser brukes det forskjellige energikilder. Kan du finne noen fellestrekk mellom disse energikildene og sammenføyingsteknikker som liming og sveising?

• Hvordan kan du bygge en 3D-printer for sjokolade?

• Hva trenger du for å kunne printe sjokolade?

Gå tilbake til toppen av sida. Hvilke svar kan du nå gi på spørsmåla som er stilt i ingressen?

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