Διεργασίες Εκτύπωσης
Στερεολιθογραφία
Η στερεολιθογραφία (SL) θεωρείτε ως η πρώτη διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης ενώ ήταν και η πρώτη που εμπορευματοποιήθηκε. Η SL είναι μια διαδικασία που βασίζεται στην αλληλεπίδραση μιας δέσμης laser με φωτοπολυμερικές ρητίνες οι οποίες στερεοποιούνται για να σχηματίσουν ένα στερεό με πολύ μεγάλη ακρίβεια και χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή λεπτομερών εξαρτημάτων. Πρόκειται για μια πολύπλοκη διεργασία, όπου η φωτοπολυμερής ρητίνη συγκρατείται σε ένα διαφανές δοχείο με μια κινητή πλατφόρμα στο εσωτερικό του. Η δέσμη λέιζερ κατευθύνεται στους άξονες Χ-Υ κατά μήκος της επιφάνειας της ρητίνης σύμφωνα με τα τρισδιάστατα δεδομένα που παρέχονται στον εκτυπωτή από το ψηφιακό αρχείο, με αποτέλεσμα η ρητίνη να σκληραίνει ακριβώς στο σημείο όπου το λέιζερ χτυπά την επιφάνεια. Μόλις ολοκληρωθεί η στρώση, η πλατφόρμα εντός της δεξαμενής ανεβαίνει κατά ένα κλάσμα (στον άξονα Ζ) και η επόμενη στρώση δημιουργείται από το λέιζερ. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου ολοκληρωθεί ολόκληρο το αντικείμενο και η πλατφόρμα μπορεί να αφαιρεθεί από τη δεξαμενή.
Κατά την ολοκλήρωση της διεργασίας SL, απαιτούνται δομές στήριξης για την σταθεροποίηση των εξαρτημάτων, οι οποίες αφαιρούνται χειροκίνητα. Επιπρόσθετα, τα εκτυπωμένα αντικείμενα πρέπει να καθαριστούν (με ειδικούς διαλύτες) και να ακολουθήσει η τελική στερεοποίησή τους. Το τελευταίο στάδιο περιλαμβάνει την έκθεση του εξαρτήματος σε έντονο UV φως που βοηθά στην πλήρη σκλήρυνση της ρητίνης και εμφάνισης των ιδιοτήτων της.
Η στερεολιθογραφία είναι ίσως μία από τις πιο ακριβείς διαδικασίες τρισδιάστατης εκτύπωσης με εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας. Ωστόσο, η σταθερότητα των υλικών με την πάροδο του χρόνου μεταβάλλεται, και τα εκτυπωμένα αντικείμενα ενδέχεται να γίνουν πιο εύθραυστα.
Εξώθηση υλικού (FFF/FDM)
Γίνεται με την τήξη ενός νήματος από πλαστικό που εναποτίθεται πάνω σε μια επιφάνεια μέσω ενός θερμαινόμενου εξωθητή. Σχηματίζει ένα στρώμα τη φορά αποτυπώνοντας στο χώρο τα δεδομένα του τρισδιάστατου ψηφιακού σχεδίου που χρησιμοποίησε ο χρήστης και είναι ίσως ο πιο διαδεδομένος τρόπος εκτύπωσης. Κάθε στρώμα ψύχεται μόλις εναποτεθεί και συνδέεται με το προηγούμενο στρώμα. Σε σύνθετες γεωμετρίες απαιτούνται υποστηρικτικές δομές οι οποίες πραγματοποιούνται κατά διάρκεια της εκτύπωσης και αφαιρούνται μόλις ολοκληρωθεί η εκτύπωση. Για τις υποστηρικτικές δομές, χρησιμοποιείται συνήθως είτε υδατοδιαλυτό υλικό που διαλύεται στο νερό ξεπλένοντας εύκολα το εκτυπωμένο κομμάτι είτε με το ίδιο υλικό που κατασκευάζεται το αντικείμενο και αφαιρούνται χειροκίνητα μετά το πέρας της εκτύπωσης. Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα αυτού του είδους της εκτύπωσης είναι η πρόσφυση μεταξύ των στρωμάτων το οποίο μπορεί να ξεπεραστεί με ανόπτηση και να επιτευχθεί σχετική βελτίωση των αντοχών του τελικού αντικειμένου.
Εκλεκτική Πυροσυσσωμάτωση/τήξη με laser
Η εκλεκτική πυροσυσσωμάτωση (SLS)/τήξη (SLM) με λέιζερ αναφέρεται σε μια διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιεί υλικά σε μορφή σκόνης. Κατά τη διεργασία της SLS o κύριος στόχος είναι η κατασκευή ενός στρώματος προκαθορισμένης γεωμετρίας με τη σύντηξη σκονών με τη χρήση μιας δέσμης λέιζερ. Η διαδικασία ακολουθεί την ακόλουθη ακολουθία: (1) ένα υπόστρωμα κατεβαίνει σε βάθος ίσο με το πάχος του στρώματος, (2) ένα στρώμα σκόνης απλώνεται πάνω στο υπόστρωμα, (3) η ακτίνα λέιζερ σαρώνει την περιοχή της στρώσης που έχει υποδειχθεί από το ψηφιακό μοντέλο ώστε να συγχωνευθούν οι κόκκοι της σκόνης στην καθορισμένη περιοχή. Η ακολουθία (1), (2), (3) επαναλαμβάνεται έως ότου ολοκληρωθεί η επιθυμητή κατασκευή. Η διεργασία SLM αντί για σύντηξη έχουμε ενσωμάτωση με τήξη του υλικού και χρησιμοποιείται τόσο σε μέταλλα, πολυμερή πλαστικά αλλά και κεραμικά υλικά. Μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι δεν απαιτούνται υποστηρίγματα σε πολύπλοκες γεωμετρίες. Οι συνθήκες λειτουργίας είναι πιο αυστηρές και απαιτητικές σε σχέση με άλλες μεθόδους 3D εκτύπωσης. Σημαντικό πρόβλημα είναι το πορώδες του τελικού εξαρτήματος. Επίσης η εκτυπωμένη επιφάνεια έχει μεγαλύτερη τραχύτητα σε σχέση με άλλους τρόπους εκτύπωσης και απαιτείται μετεπεξεργασία για να ομαλοποιηθεί.
Εκτόξευση δέσμης μελανιού
Η τρισδιάστατη εκτύπωση με δέσμη μελανιού (BJ3DP) είναι μια διεργασία που πραγματοποιείται στην επίπεδη επιφάνεια εκτύπωσης (κρεβάτι) όπου το υλικό βρίσκεται σε μορφή σκόνης το οποίο δεν λιώνει (δεν υπόκειται σύντηξη) κατά την διαδικασία εκτύπωσης. Στη διαδικασία αυτή, χρησιμοποιείται ως βασικό υλικό κατασκευής πολυμερές με τη μορφή πούδρας που εναποτίθεται από ένα κύλινδρο στην επιφάνεια εκτύπωσης καθώς επίσης και ένα συνδετικό υλικό σε μορφή μελανιού που ψεκάζεται από την κεφαλή εκτύπωσης η οποία προκαλεί την ένωση των κόκκων του υλικού. Πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι πως δεν χρειάζεται υποστηρίγματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά υλικά (πολυμερή, κεραμικά, τρόφιμα κ.ά.) αλλά και να έχουμε την προσθήκη χρώματος. Το τελικό εξάρτημα χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία όπως: (1) απομάκρυνση του συνδετικού υλικού, (2) πυροσυσσωμάτωση στερεάς κατάστασης , ώστε να μη μεταβληθεί η δομή του τεμαχίου, (3) διήθηση, ώστε να ενισχυθεί η πυκνότητα και η αντοχή.
Εκτόξευση δέσμης υλικού
Η διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης κατά την οποία τα υλικά κατασκευής βρίσκονται σε υγρή κατάσταση και εκτοξεύονται επιλεκτικά μέσω πολλαπλών κεφαλών εκτόξευσης. Τα υλικά είναι υγρά φωτοπολυμερή, τα οποία σκληραίνονται με χρήση υπεριώδους φωτός καθώς εναποτίθενται σε κάθε στρώμα. Η διεργασία αυτή επιτρέπει την ταυτόχρονη εναπόθεση μιας σειράς υλικών, πράγμα που σημαίνει ότι ένα ενιαίο τεμάχιο μπορεί να παραχθεί από πολλαπλά υλικά με διαφορετικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες. Η εκτόξευση υλικού είναι μια πολύ ακριβής μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης, η οποία παράγει ακριβή εξαρτήματα με ομαλό φινίρισμα, τη δυνατότητα πολλαπλών χρωμάτων καθώς και την δυνατότητα διαφορετικών μηχανικών ή οπτικών ιδιοτήτων στο ίδιο εξάρτημα.
