Aditivni postupak: 3D tiskanje

Aditivni postupak: 3D tiskanje

(Foto: Ana Pilipović (lijevo) je prikazala neke od mogućnosti FDM postupka na Festivalu znanosti)

Postupak 3D tiskanja obilježen je nizom prednosti: visoka brzina rada stroja, mogućnost uporabe pisača u uredima (neotrovni materijali), visoka preciznost uređaja, dobre dimenzijske tolerancije proizvoda, vrlo glatka površina, mogućnost tiskanja materijala u boji, i izrade vrlo tankih slojeva te niska cijena, dok se korišteni materijal može se ponovno upotrijebiti

Članak »Sveučilišno blefiranje na engleskom jeziku« (7. listopada 2015.) privukao je veliku pozornost čitatelja portala. Neki su zatražili da im se opiše koji je to stvarno postupak 3D-tiskanja, po kojem su dobili popularno ime, najčešće neopravdano svi postupci aditivne proizvodnje. Stoga smo zamolili ovogodišnju dobitnicu nagrade Vera Johanides za zapaženi istraživački rad na području aditivne proizvodnje, mladu docenticu, dr. sc. Anu Pilipović s Katedre za preradu polimera i suradnicu Centra za aditivne tehnologije, Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, da za čitateljstvo ZG-magazina ukratko opiše taj postupak.

 doc. dr. sc. Ana Pilipović 

U Hrvatskoj, kao i u svijetu postalo je uobičajeno zvati sve aditivne postupke »3D printanje« (3D tiskanje). No riječ je samo o jednom postupku koji kao materijal upotrebljava polimerni ili metalni prah. Zbog sve većeg prisustva niskobudžetnih 3D pisača na tržištu također dolazi do miješanja postupka 3D tiskanja s taložnim očvršćivanjem (eng. Fused Deposition modeling – FDM). U engleskom se postupak 3D tiskanja naziva 3D printing, a akronim je 3DP.

Postupak 3D tiskanje je sličan postupku mlaznog tiskanja (eng. inkjet printing). Kod mlaznog tiskanja, kapljice tinte nanose se na papir, a kod 3D tiskanja nanosi se na podlogu vezivo ili ljepilo. Postupak je razvijen 1989. godine u SAD-u na MIT sveučilištu.

U tom postupku prah i vezivo nanose se sloj po sloj i pravi se slojevita tvorevina.

3D_postupakGlava za nanošenje postupno nanosi prah pa vezivo brzinom 25 mm/h do 50 mm/h. Obično se nanosi približno 30 % više praha po sloju da se osigura dobra pokrivenost na radnoj podlozi. Nakon izrade tvorevina se ostavlja neko vrijeme u komori s prahom da postigne potrebnu čvrstoću, zatim se vadi van i pomoću zraka odstranjuje višak praha. Naknadni postupak temperiranja (10 minuta pri 95 °C), a infiltriranje voska, epoksida ili cijanoakrilata je potrebno da tvorevina očvrsne.

Velika prednost 3D tiskanja je izrada obojenih tvorevina. U tom je slučaju potrebno da je u glavi na raspolaganju više mlaznica, za svaku boju materijala po jedna i jedna za vezivo. Nekoliko proizvoda vide se na slici:

3d_postupci_primjena

Višebojni proizvodi različitih namjena: a-strojarstvo – radilica i klip motora, b-građevinarstvo – kuća, c-medicina – kralježnica, d-automobilska industrija – ovjes vozila

Prednosti i nedostatci

Postupak 3D tiskanja obilježen je nizom prednosti: visoka brzina rada stroja, mogućnost uporabe pisača u uredima (neotrovni materijali), visoka preciznost uređaja, dobre dimenzijske tolerancije proizvoda, vrlo glatka površina, mogućnost tiskanja materijala u boji, i izrade vrlo tankih slojeva, niska cijena. Nisu potrebne potporne strukture, potrošnja energije za tiskanje je relativno niska, a korišteni materijal može se ponovno upotrijebiti.

Kao i svaki postupak, postoje i ograničenja ili nedostatci. Ograničene su izmjere proizvoda i broj boja te brzina izrade tvorevina. Kod tvorevina velikih dimenzija manja je njihova preciznost, koja je lošija u usporedbi s drugim postupcima. Površina proizvoda može biti  hrapava pa je potrebna dodatna strojna obrada i njegovo čišćenje.

Najčešće upotrebljavani materijali su organski polimeri: škrob, epoksid, poliuretan, poli(metil-metakrilat), poznat pod popularnim nazivom pleksiglas. Od anorganskih polimera dolaze u obzir pijesak, a od metala nikal i metalna matrica nastala prodiranjem bronce u nehrđajući čelik.

*Objava članka je sufinacirana sredstvima Fonda za poticanje pluralizma i raznovrsnosti elektroničkih medija.

Komentari su zatvoreni