Materiaalin pursotus
Lisäävän valmistusmenetelmän prosessi, jossa materiaalia lisätään valikoivasti suuttimen tai suuaukon kautta.
 |
Materiaalin pursotusmenetelmä on nykyään varsinkin kuluttajapuolen laitteissa yleisimmin käytetty AM menetelmä. Se on myös AM-menetelmistä halvin, hitain ja yksinkertaisin. Yleisin menetelmä voi kuitenkin vaihtua nopeastikin, kun suuret yritykset kuten HP alkavat toimittaa omia kuluttajatason 3DTulostimia. HP:n julkaisemien tietojen mukaan tulossa olevat tulostimet käyttävät perusmenetelmänään sidosaineruiskutusmenetelmää. Materiaalia pursottavia menetelmiä voidaan verrata kuumaliimapistoolin toimintaan, jossa termoplastista muovia pursotetaan lämmitetyn suuttimen läpi. Pursotettavan materiaalin täytyy olla osittain kiinteässä muodossa pursotettaessa ja sen täytyy kiinteytyä pursotettuun muotoon. Materiaalin tulee myös liittyä kiinteästi aiemmin pursotettuun materiaaliin. Termoplastisten materiaalin lisäksi materiaali voi olla tahnamainen, joka voi käyttää kovettumismenetelmänä kemiallista reaktiota, kuten esimerkiksi kovetin- tai liuotinainetta, reaktiota ilman kanssa tai vain kuivumista. Ennen tulostusprosessin alkua 3DMallit sijoitetaan virtuaalisen tulostustilavuuden sisään, joka sitten siivutetaan tulostusta varten. Siivutusohjelma laskee vielä yleensä annettujen parametrien ja leikkauskuvien perusteella 2D tulostusreitin jokaiselle siivulle ja tallentaa ne GCODE tietona. GCODE sisältää tulostimelle lähetettävät lämpötilatiedot, moottorien koordinaatit (XYZ), syötettävän langan määrän, jne. Jotkut tulostimet käyttävät lämmitettyä alustaa ja esimerkiksi liimaa, jotta kappale tarttuu paremmin kiinni tulostuksen ajaksi. Toisissa taas käytetään esimerkiksi irrotettavia alustoja, johon tulostettu kappale tarttuu hyvin tiukasti ja josta kappale täytyy leikata irti tulostuksen jälkeen. |
Kun itse tulostusprosessi aloitetaan, tulostin piirtää jokaisen kerroksen yksi kerrallaan GCODE-komentojen mukaisesti. Tulostimessa on yleensä mikrokontrolleri, joka hoitaa komentojen prosessoinnin reaaliaikaisesti.
Tulostimesta on versioita, joissa moottori on liitetty tulostuspään viereen, sekä versioita joissa tulostuslanka tuodaan kauempaa ohjausletkua pitkin suuttimelle. Lisäksi eroja on paljon siinä miten x, y ja z akseleita liikutetaan. Muun muassa nämä erot vaikuttavat tulostusaikaan kuluttajatason laitteissa maksimitulostusnopeuden ja kiihtyvyyksien kautta. Teollisuustason laitteissa laitteen johteet ja moottorit ovat huomattavasti tehokkaampia, joten tulostuspään massalla ei ole niin suurta merkitystä.
Jos tulostettavassa kappaleessa on suuria tyhjän päällä olevia rakenteita, tarvitaan tukimateriaalia jotta kappaleen rakenne ei kärsi ja että materiaali kiinteytyy oikeaan muotoonsa. Tyhjän päällä olevat rakenteet voidaan tukea lisäämällä tukirakenteet suunnitteluvaiheessa, tai lisäämällä automaattisesti generoituja ohuita tukiseinämiä siivutusvaiheessa. Joissakin järjestelmissä on kaksi tulostus-suutinta, joka mahdollistaa esimerkiksi vesiliukoisen tukimateriaalin käyttämisen.
Materiaalin pursotusmenetelmää käyttävät laitteistot (varsinkin kuluttajatason laitteet) ovat pääosin hitaita verrattuna muihin tulostusmenetelmiin. Toisaalta pienissä pinnanlaadultaan karkeissa yksittäiskappaleissa myös kuluttajatason laitteet pärjäävät paremmin.
Fused Deposition Modeling, FDM
Stratasys kehitti ja otti käyttöön ensimmäisenä materiaalia pursottavan tulostusmenetelmän (FDM) vuonna 1980. Sen jälkeen myös muut yritykset ovat ottaneet käyttöön vastaavia menetelmiä eri nimillä. Käsite “Fused deposition modeling” ja sen lyhenne FDM ovat Stratasys Inc. tavaramerkkejä.
http://www.livescience.com/39810-fused-deposition-modeling.html
Fused Filament Fabrication, FFF
RepRap projektin jäsenet ottivat käyttöön termin “fused filament fabrication” (FFF), tarkoituksenaan luoda vapaasti käytettävä termi menetelmälle. FFF:llä tulostetut osat ovat kerroksittaisia, ja 100 % täytölläkään kappaleet eivät ole yhtä kestäviä eri tulostus suunnissa. Kappaleen tulostussuunta ja täyttökuvio vaikuttavat huomattavasti kappaleen lujuuteen.
http://reprap.org/wiki/Fused_filament_fabrication
Big Area Additive Manufacturing (BAAM)
Kaikki Materiaalia pursottavat järjestelmät eivät suonkaan ole hitaita. BAAM on materiaalia pursottava järjestelmä Cincinnati yhtymältä. BAAM 100 Alpha on laite, joka kykenee pursottamaan termoplastista muovia jopa 17kg tunnissa. Oletuksena laitteen tulostusalue on 6 x 2.4 x 1.8 m ja suutinkoko 0.8 mm. Laite kykenee tulostamaan useita eri muoveja, kuten PEEK, ULTEM sekä hiilikuituvahvisteinen ABS. BAAM käyttää materiaalinaan samoja muovipellettejä kuin ruiskuvaluteollisuus, joka tarkoittaa, että tulostusmateriaali laitteelle on suhteellisen halpaa.