Technologie druku 3D i ich zastosowanie w przemyśle

Druk 3D od lat przestaje być jedynie narzędziem prototypowania – staje się integralnym elementem produkcji w wielu branżach przemysłowych. W niniejszym artykule omawiamy najważniejsze technologie druku przyrostowego oraz ich zastosowanie w przemyśle, podkreślając zalety, ograniczenia i przykłady użycia.

1. FDM (Fused Deposition Modeling)

Technologia FDM polega na stapianiu tworzywa termoplastycznego (np. PLA, PETG, ABS) i nakładaniu go warstwami przez dyszę połączoną z grzałką.

Zastosowania:

• Produkcja narzędzi pomocniczych (uchwyty, przyrządy montażowe),
• Obudowy i części użytkowe w branży motoryzacyjnej i elektronicznej,
• Szybkie prototypowanie funkcjonalne.

Zalety: niska cena, duża dostępność materiałów, łatwość użytkowania.

Ograniczenia: widoczne warstwy, niższa dokładność wymiarowa niż inne technologie.

2. SLA / DLP – żywiczne wydruki o wysokiej precyzji

Technologia oparta na utwardzaniu fotopolimerów światłem UV – laserem (SLA) lub projektorem (DLP).

Zastosowania:

• Branża medyczna i stomatologiczna (modele implantów, korony),
• Mikro-mechanika i elektronika (precyzyjne prototypy, obudowy),
• Formy silikonowe i wtryskowe do niskoseryjnej produkcji.

Zalety: wysoka precyzja, gładka powierzchnia, skomplikowana geometria.

Ograniczenia: kruche materiały, ograniczona odporność na temperaturę i chemię, konieczność obróbki końcowej.

3. SLS (Selective Laser Sintering) – wytrzymałość bez podpór

Spiekanie proszku (np. PA12, TPU) laserem, warstwa po warstwie, bez konieczności stosowania struktur podporowych.

Zastosowania:

• Produkcja gotowych elementów użytkowych,
• Prototypy funkcjonalne poddawane testom mechanicznym,
• Elementy o skomplikowanych kształtach (kanały wewnętrzne, zawieszenia).

Zalety: wysoka wytrzymałość mechaniczna, brak podpór, dobra tolerancja wymiarowa.

Ograniczenia: wyższy koszt druku, pył i potrzeba specjalistycznych warunków pracy.

4. MJF (Multi Jet Fusion) – przemysłowa alternatywa dla SLS

HP MJF wykorzystuje głowice atramentowe do nanoszenia środka fuzji na warstwy proszku, które są następnie spiekane promieniowaniem.

Zastosowania:

• Produkcja gotowych, funkcjonalnych części,
• Szybka produkcja małoseryjna,
• Elementy wymagające dobrej jakości powierzchni.

Zalety: szybki czas druku, dobra jakość detali, odporność na obciążenia.

Ograniczenia: koszt urządzeń i materiałów, ograniczenia kolorystyczne.

5. PolyJet – natryskowy druk z fotopolimerów 

Drukarka natryskuje cienkie warstwy ciekłych fotopolimerów (również materiał podporowy), które są natychmiast utwardzane światłem UV. Umożliwia jednoczesne drukowanie z wielu materiałów i kolorów.

Zastosowania:

• Produkcja realistycznych prototypów zróżnicowanych pod względem koloru i twardości,
• Modele anatomiczne i narzędzia chirurgiczne (medycyna),
• Przemysł kosmetyczny, motoryzacyjny, elektronika użytkowa.
  

Zalety: wysoka rozdzielczość (do 16 mikronów), gładka powierzchnia, możliwość druku z wielu materiałów naraz, krótkie czasy przygotowania modelu.

Ograniczenia: materiały są mniej odporne mechanicznie niż w innych technologiach, wyższy koszt eksploatacji (materiał + głowice), potrzeba usuwania materiału podporowego w kąpieli wodnej lub chemicznej.

6.DMLS / SLM – spiekanie metalu

Metalowy proszek (np. stal, tytan, aluminium) jest spiekany laserowo, tworząc w pełni metalowe części.

Zastosowania:

• – Lotnictwo i kosmonautyka
• – Branża medyczna (implanty)
• – Formy wtryskowe i narzędzia

Zalety: bardzo wysoka wytrzymałość, możliwość tworzenia geometrii niemożliwych do wykonania tradycyjnie.

Ograniczenia: bardzo wysokie koszty maszyn i eksploatacji, wymagana kontrola jakości i obróbka końcowa.

7. Przykładowe wydruki z poszczególnych technologii

FDM	SLA / DLP
SLS	MJF
Polyjet	DMLS / SLM

Podsumowanie: jak dobrać technologię do zastosowania?

Technologia	Zalety	Główne zastosowania
FDM	Tani, szybki, dostępny	Prototypy, uchwyty, niskoseryjna produkcja
SLA/DLP	Precyzja, estetyka	Medycyna, jubilerstwo, prototypy precyzyjne
SLS	Wytrzymałość, brak podpór	Części funkcjonalne, produkcja seryjna
MJF	Szybkość, jakość	Elementy użytkowe w dużych ilościach
DMLS/SLM	Metalowe części, trwałość	Lotnictwo, medycyna, formy narzędziowe