3Д штампање, такође познато као адитивна производња (АМ), је напредни производни процес који гради тродимензионалне објекте депоновањем материјала слој по слој. За разлику од традиционалне субтрактивне производње (као што је машинска обрада), 3Д штампа може директно да произведе сложене делове засноване на дигиталним моделима, нудећи предности као што су висока прецизност, флексибилност и висока употребљивост материјала. Уз континуирани развој технологије 3Д штампања, појавиле су се различите методе класификације које покривају различите принципе обликовања, врсте материјала и сценарије примене. Овај чланак ће систематски класификовати и анализирати технологију 3Д штампања из три перспективе: технички принципи, својства материјала и индустријске примене.
И. Класификација према принципу обликовања
Срж технологије 3Д штампања лежи у њеној методи обликовања. Тренутна главна класификација заснована је на међународном стандарду ИСО/АСТМ 52900:2015, који дели процесе производње адитива у седам главних категорија:
1. Екструзија материјала
Екструзија материјала је једна од најчешћих технологија 3Д штампања, коју карактерише моделирање фузионисаног таложења (ФДМ). Ова технологија користи загрејану млазницу за топљење термопластичног материјала (као што су ПЛА или АБС) и екструдира га слој по слој, учвршћујући га након хлађења. ФДМ се широко користи у образовању, изради прототипа и потрошачкој производњи због ниске цене опреме и једноставног рада.
2. Фотополимеризација
Фотополимеризација користи УВ светло или друге изворе светлости за очвршћавање течних фотоосетљивих смола. Углавном се користе стереолитографија (СЛА) и дигитална обрада светлости (ДЛП). СЛА користи ласерско скенирање за сушење смоле тачку по тачку, док ДЛП користи пројектор да изложи целу површину, повећавајући брзину штампања. Ове технологије су погодне за производњу делова који захтевају високу прецизност и квалитет површине, као што су накит, дентални модели и микроструктурирани уређаји.
3. Фусион у праху (ПБФ)
Фузија у слоју праха користи ласерски или електронски сноп за селективно топљење металног или пластичног праха, синтерујући га слој по слој да би се формирао чврсти предмет. Селективно ласерско синтеровање (СЛС) је погодно за термопластичне материјале као што је најлон, док се селективно ласерско топљење (СЛМ) и топљење електронским снопом (ЕБМ) првенствено користе за производњу металних делова као што су легуре титанијума и нерђајући челик. ПБФ технологија се широко користи у захтевним апликацијама као што су ваздухопловство и медицински имплантати.
4. Убризгавање материјала
Убризгавање материјала је слично традиционалном инкјет штампи, али користи материјале на бази течне фотоосетљиве смоле или воска{0}}, који се затим слој по слој очвршћавају коришћењем УВ светлости. Ова технологија омогућава штампање у више-материјала и више-боја и погодна је за-прецизне прототипове и малу{5}}серијску производњу, као што су медицински модели и микро-механичке компоненте.
5. Убризгавање везива
Убризгавање везива користи селективно прскано везиво кроз млазницу за везивање прашкастих материјала као што су метал, керамика или песак. Материјал се затим ојачава накнадном{1}}обрадом као што је синтеровање или инфилтрација. Ова технологија је погодна за брзо ливење, израду пешчаних калупа и-производњу металних делова великих размера.
6. Усмерено таложење енергије (ДЕД)
Усмерено таложење енергије (ДЕД) користи ласер или лук за топљење металног праха или жице и таложење слој по слој. Обично се користи за поправку делова и хибридну производњу, комбинујући адитивне и субтрактивне процесе (нпр. хибридна обрада). Ова технологија је погодна за поправку и јачање великих металних компоненти и има важну примену у енергетском и ваздухопловном сектору.
7. Ламинација листова
Ламинација листова укључује лепљење или заваривање танких листова материјала (као што су папир, метална фолија или полимер), а затим формирање коначног облика резањем или глодањем. Ова технологија је релативно ниска-, али нуди ограничену прецизност и квалитет површине, што је чини погодном за специфичне примене као што су паковање и архитектонски модели.
ИИ. Класификација према врсти материјала
Разноликост материјала за 3Д штампање додатно је проширила опсег његове примене. Они се првенствено могу категорисати на следећи начин:
1. Термопластика
Ови материјали, као што су ПЛА, АБС и ПЕТГ, погодни су за ФДМ технологију и широко се користе у изради прототипа, образовању и производњи потрошачких производа.
2. Фотоосетљиве смоле
Користећи се у СЛА/ДЛП технологији, нуде високу прецизност и глатке површине, што их чини погодним за накит, стоматологију и микро{0}}машине.
3. Метални материјали
То укључује легуре титанијума, легуре алуминијума, нерђајући челик и легуре за високе{0}}температуре. Они се првенствено користе у ПБФ и ДЕД технологијама, а користе се у ваздухопловству, аутомобилској индустрији и медицинским имплантатима.
4. Керамички материјали
Одштампане коришћењем млазног везива или СЛА технологије, погодне су за електронске уређаје, биомедицинске уређаје и компоненте које се користе у окружењима са високим{0}}температурама.
5. Композитни материјали
Ови материјали, као што су пластика ојачана угљеничним влакнима и композити са металном матрицом, комбинују предности више материјала и користе се за производњу структуралних делова високих{0}}перформанси.
ИИИ. Класификација према индустрији Примена
Технологије 3Д штампања се такође могу категорисати на основу њихових сценарија примене у индустрији:
1. Брза израда прототипа
Технологије као што су ФДМ и СЛА се широко користе у раним фазама развоја производа како би се брзо проверила изводљивост дизајна и скратили циклуси истраживања и развоја.
2. Директна дигитална производња (ДДМ)
Металне ПБФ и ДЕД технологије се користе за директну производњу функционалних делова, као што су лопатице мотора авиона, калупи и сложене механичке компоненте.
3. Здравствена заштита (биомедицинске апликације)
Фотоочврсна смола и 3Д штампање метала се користе за прилагођену протетику, зубне надокнаде и скеле за ткивно инжењерство.
4. Архитектура и уметност
ФДМ-технологије великих размера и млазнице везива користе се за прављење архитектонских модела, скулптура и културних и креативних производа.
Технологија 3Д штампања може се категорисати на различите начине, показујући богату разноликост од принципа обликовања, врста материјала до индустријских апликација. Уз континуирани напредак у науци о материјалима, софтверским алгоритмима и хардверској опреми, 3Д штампање постепено прелази са израде прототипа на индустријску производњу-великих размера, играјући кључну улогу у областима као што су здравство, ваздухопловство и аутомобилска индустрија. У будућности, са развојем технологија за интеграцију више-материјала и више-процеса, 3Д штампање ће даље промовисати трансформацију производне индустрије ка интелигентној и персонализованој производњи.
