O 3D tisku
O 3D tisku - SLS a FFF
SLS (Selective Laser Sintering) je vyspělá technologie 3D tisku, která své využití najde všude tam, kde jsou kladené nejvyšší nároky na pevnost a složitost výtisků. Tedy v průmyslové výrobě a vývoji. Tiskárny SLS disponují vysoce výkonným laserem, který je schopen „spékat“ malé částice polymerního prachu v tiskové komoře. Tato aditivní výrobní technologie nachází stále častější uplatnění nejen v průmyslových aplikacích, protože je díky ní možné vyrábět i velmi komplikované a funkční součásti. Její nespornou výhodou je i absence podpůrných struktur při tisku, jejichž roli zde plní „nespečený“ prach. Proto si SLS tiskárna poradí i s komplexními tenkostěnnými výtisky obsahujícími vnitřní prvky. Prvky produkované technologií SLS dosahují vynikajících mechanických vlastností, chemické odolnosti a současně pevnosti, jako je tomu u vstřikovaných dílů.
Na druhé straně FFF (Fused Filament Fabrication) technologie se zaměřuje na tavení termoplastického filamentu, který je vrstveně nanášen na tiskovou podložku. FFF tiskárny jsou známé svou jednoduchostí a širokou dostupností materiálů, což je činí ideálními pro různé profesionální aplikace. Tato technologie umožňuje rychlé prototypování a výrobu funkčních dílů s dobrou přesností a povrchovou kvalitou.
Obě technologie, SLS i FFF, mají své specifické výhody a nevýhody. Zatímco SLS exceluje ve výrobě složitých a odolných komponentů bez potřeby podpěr, FFF nabízí flexibilitu v materiálech a snadnou obsluhu. V závislosti na vašich potřebách můžete zvolit tu správnou technologii pro vaše projekty v oblasti aditivní výroby.
Proces tisku SLS a FFF
Nejdříve se tiskový prach a komora u SLS tiskáren zahřejí na vysokou teplotu, která ale zatím nedosahuje bodu tání použitého materiálu. Tiskový mechanismus poté rozprostře prach v tenké vrstvě na pracovní desku pomocí tzv. recoateru (mechanické ústrojí, jehož součástí je válec rozprostírající vrstvu prachu). Poté přichází na řadu samotný proces „spékání“ vrstvy pomocí laseru. Paprsek prochází poměrně složitou optickou sestavou a koncentruje se na povrchu vrstvy prachu. Vlivem toho dojde k jejímu „spečení“. Nakonec se pracovní deska posune směrem dolů a recoater nanese další vrstvu prachu. Tento proces se cyklicky opakuje, přičemž při spékání vrstvy se ty předchozí přetaví a vzniká tak homogenní výtisk.
Na druhé straně, proces tisku u FFF (Fused Filament Fabrication) tiskáren začíná tím, že filament je zahřátý v extruderu, kde se roztaví. Roztavený materiál je poté vytlačován skrze trysku a nanášen na tiskovou podložku vrstvu po vrstvě. Tento proces pokračuje, dokud není model kompletní. FFF technologie je známá svou jednoduchostí a širokým spektrem dostupných materiálů, což ji činí ideální pro rychlé prototypování a výrobu funkčních dílů.
Po dokončení poslední vrstvy SLS tiskárny následuje proces ochlazování, kdy software tiskárny neumožňuje manipulaci s výtiskem dříve než teplota klesne na cca 50 °C. U FFF tiskáren je ochlazování obvykle rychlejší, ale závisí na použitém materiálu; některé plasty mohou vyžadovat dodatečné chlazení pro minimalizaci deformací.
Celkově obě technologie, SLS i FFF, nabízejí unikátní výhody a jsou vhodné pro různé aplikace v oblasti aditivní výroby. Zatímco SLS exceluje ve výrobě složitých a odolných komponentů bez potřeby podpěr, FFF poskytuje flexibilitu v materiálech a snadnou obsluhu.
Post-processing
Po dokončení tisku je důležitým krokem post-processing, který se liší v závislosti na technologii 3D tisku. U SLS (Selective Laser Sintering) tiskáren se nejprve odstraní přebytečný, nespečený prach, který lze znovu použít pro další tiskové úlohy. Následně se výtisk podrobuje mechanickému nebo chemickému opracování podle specifických požadavků zákazníků. Mezi běžné metody post-processingu patří vyhlazování, pískování, pokovení, barvení či lakování a lepení. Finální podoba výtisku se tak může výrazně lišit a výsledný produkt může být k nerozeznání od těch vyrobených jinými technologiemi, jako je například kovoobrábění.
U FFF (Fused Filament Fabrication) tiskáren je post-processing také klíčovým krokem. Po dokončení tisku je třeba odstranit podpůrné struktury, pokud byly použity, a poté může následovat úprava povrchu. FFF výtisky lze dále zpracovávat různými metodami, jako je vyhlazování pomocí chemikálií nebo mechanických nástrojů, barvení či lakování. Tyto úpravy umožňují dosáhnout požadovaného vzhledu a zlepšit fyzikální vlastnosti finálních dílů.
Obě technologie nabízejí různé možnosti post-processingu, které mohou výrazně ovlivnit kvalitu a vzhled konečného produktu. V závislosti na konkrétních potřebách projektu si můžete vybrat vhodné metody pro úpravu vašich 3D výtisků a dosáhnout tak optimálních výsledků.
Používané materiály
Pro SLS (Selective Laser Sintering) tisk se nejčastěji používají termoplasty na bázi polyamidů, zejména nylon (PA 12). Tento materiál je velmi rozšířený v průmyslovém sektoru díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem. Je lehký, mechanicky odolný a zároveň pružný. Navíc je nárazuvzdorný a odolný proti chemikáliím, teplu, UV záření i vodě. Tam, kde PA 12 nepostačuje, se používají další polyamidy (PA 11, PA 6, PA 2200) nebo PBT (polybutylen-tereftalát). Kromě pevných materiálů se mohou využívat také měkké materiály v podobě elastomerů, jako jsou TPE, TPU, PEBA či polystyren (PS 2500). Dnes je také dostupná široká paleta tiskových prášků s různými aditivy pro zlepšení pevnosti, tuhosti, pružnosti či chemických vlastností výtisků. Nejčastěji se do materiálu PA11 přidávají různé příměsi v podobě skla nebo uhlíkových vláken.
Na druhé straně FFF (Fused Filament Fabrication) technologie využívá různé typy filamentů, které jsou dostupné v široké škále materiálů. Mezi standardní termoplasty patří PLA, PET, ABS a ASA, které jsou oblíbené pro svou snadnou tisknutelnost a dostupnost. Pro inženýrské aplikace se používají pokročilejší materiály jako PA (polyamid), PC (polykarbonát), PEEK a ULTEM, které nabízejí vylepšené mechanické a tepelné vlastnosti. FFF technologie také umožňuje použití flexibilních termoplastů, jako jsou TPU a TPE, které umožňují tisk ohybných komponent.
Díky široké škále dostupných materiálů pro SLS i FFF tiskárny si můžete vybrat ten nejvhodnější pro vaše specifické aplikace a dosáhnout tak optimálních výsledků ve výrobě i prototypování.
Výhody
- Složité výtisky – lze vyrobit jedinou složitou součást namísto několika jednodušších a následně spojených.
- Přímá výroba – Vyrábí se bez použití forem nebo lisovacích nástrojů. Tím se snižují náklady na nástroje a přípravky.
- Vysoká přesnost tisku – umožňuje vyrobit jemné struktury, skryté detaily, tenké stěny a další složité tvary.
- Tisk bez podpůrných struktur – nahrazuje je nevypálený prášek
- Širší možnosti konstrukce – snižuje konstrukční omezení spojená s tradičními výrobními metodami obrábění a lití.
- Nižší hmotnost – materiál je jen tam, kde je ho skutečně třeba.
- Kusová výroba – významně rozšiřuje možnosti zakázkové výroby.
- Flexibilita – potřebné konstrukční změnu mohou přímo směřovat do výroby.
- Optimalizace – SLS lze začlenit do stávajícího výrobního procesu. To vede ke snížení počtu výrobních kroků a snížení nákladů.
- Nákladovost – relativně levný provoz tiskárny a nízká cena tiskových materiálů.
- Jednoduchý post-processing – následné opracování je nekomplikované, a to zvláště při použití vhodného příslušenství.
- Udržitelnost
