Druk 3D w produkcji przemysłowej – FDM, SLA, SLS – który wybrać?

Addytywne wytwarzanie zastosowania znalazło w przemyśle znacznie szersze niż początkowo zakładano. Druk 3D przemysłowy wyszedł poza prototypowanie i funkcjonuje dziś jako pełnoprawna metoda produkcji części zamiennych, narzędzi oraz elementów końcowych. Wybór właściwej technologii spośród dostępnych metod addytywnych zależy od wymagań mechanicznych detalu, tolerancji wymiarowych i budżetu inwestycji.

FDM, SLA, SLS: na czym polega każda z technologii?

FDM to najpowszechniej stosowana technologia druku 3D w przemyśle, polegająca na wytłaczaniu stopionego tworzywa warstwa po warstwie. Urządzenia FDM są stosunkowo tanie w eksploatacji, a dostępność materiałów obejmuje szeroki zakres tworzyw termoplastycznych, od standardowego PLA po wytrzymałe kompozyty z włóknem węglowym. Ograniczeniem tej metody jest widoczna warstwowa struktura powierzchni i anizotropia właściwości mechanicznych wydruku.

SLA wykorzystuje utwardzanie fotopolimeru wiązką laserową lub promieniowaniem UV.

Technologia ta daje bardzo gładkie powierzchnie i wysoką rozdzielczość detali, przez co stosowana jest przy prototypach wizualnych i elementach wymagających precyzyjnego odwzorowania geometrii. Materiały SLA są jednak bardziej kruche niż tworzywa stosowane w FDM i wymagają starannego przechowywania przed użyciem.

Technologie druku 3D w przemyśle: porównanie zastosowań

Dobór technologii do konkretnego zastosowania przemysłowego wymaga analizy kilku równoważnych kryteriów. Każda z metod addytywnych ma swój optymalny obszar zastosowań, poza którym jej przewagi tracą na znaczeniu. Przed podjęciem decyzji warto zestawić wymagania projektowe z możliwościami dostępnych technologii.

Przy wyborze między FDM, SLA i SLS warto uwzględnić następujące zależności:

• FDM sprawdza się przy produkcji uchwytów, osłon i elementów funkcjonalnych niewymagających gładkiej powierzchni,

• SLA stosuje się przy detalach o skomplikowanej geometrii i wysokich wymaganiach estetycznych powierzchni,

• SLS umożliwia drukowanie bez podpór, przez co nadaje się do złożonych geometrii wewnętrznych i elementów ruchomych drukowanych jako jeden detal,

• druk metalowy w technologii SLM i DMLS stosuje się przy detalach wymagających właściwości mechanicznych zbliżonych do materiałów kutych,

• wybór materiału powinien poprzedzać wybór technologii, ponieważ nie każde tworzywo dostępne jest we wszystkich metodach druku.

Zestawienie FDM SLA SLS porównanie właściwości mechanicznych i kosztów eksploatacji wyraźnie wskazuje, że SLS oferuje najlepszy kompromis między wytrzymałością a swobodą projektowania, lecz wymaga najwyższych nakładów inwestycyjnych spośród wymienionych metod.

Druk 3D przemysłowy a tradycyjne metody wytwarzania

Druk 3D w przemyśle nie zastępuje obróbki skrawaniem ani odlewania przy produkcji seryjnej, lecz uzupełnia te technologie w obszarach, gdzie tradycyjne metody są nieefektywne. Prototypowanie, produkcja małoseryjna i wytwarzanie części zamiennych do maszyn to obszary, w których addytywne wytwarzanie generuje realne oszczędności czasowe i materiałowe. Szczególnie widoczne jest to przy częściach o skomplikowanej geometrii wewnętrznej, których wykonanie metodą skrawania wymagałoby wielu operacji.

Przy integrowaniu druku 3D z istniejącą linią produkcyjną istotna jest diagnostyka maszyn i automatyki, pozwalająca ocenić, które stanowiska mogą zostać uzupełnione o druk addytywny bez zakłócenia ciągłości produkcji. Drukarki przemysłowe generują podczas pracy drgania maszyn, które przy nieodpowiednim posadowieniu urządzenia mogą wpływać na dokładność wymiarową wydruku, dlatego ich montaż wymaga starannego doboru podłoża i amortyzacji.