Aké sú obmedzenia 3D tlače?

Čoraz častejšie počúvame v súvislosti s 3D tlačou, že je možné vyrobiť všetko. Je pravda, že 3D tlač má najmenej výrobných tvarových obmedzení zo všetkých súčasných dostupných technológií, avšak ani zďaleka nie je možné “vyrobiť všetko”.

Čo teda 3D tlač nedokáže, resp. dokáže vyrobiť? Najprv je potrebné bližšie špecifikovať v ktorej technológii 3D tlače, keďže existuje 7 základných technológií aditívnej výroby a to:

1. Tavenie plastovej struny (FFF/FDM)
2. Stereolitografia (SLA/DLP)
3. Spekanie polymérových práškov (SLS) a spekanie kovových práškov (DMLS/SLM/EBM)
4. Vstrekovanie a vytvrdzovanie materiálu (MJ)
5. Vstrekovanie a vytvrdzovanie pojiva (Binder Jetting)
6. Tavenie kovovej elektródy (DOD)
7. Laminovanie kovových plechov (UAM, LOM)

V tomto článku sa nebudeme bližšie venovať všetkým technológiám, len by sme radi poukázali na fakt, že každá z týchto technológií má svoje špecifické prístupy k výrobe a iné výrobné limitácie.

Kedže nemôžeme túto otázku zodpovedať všeobecne, povedzme si aké obmedzenia má najrozšírenejšia technológia FDM/FFF:

Vzhľadom na určitý priemer trysky (štandardný priemer trysky je 0,4mm) z ktorej je pretláčaný roztavený materiál je možné tlačiť steny o minimálnej hrúbke tohto priemeru. Z pevnostného hľadiska sa však odporúča hrúbka steny/rebra min. 0,8 mm. Vonkajšie ostré hrany (v rovine XY) budú mať zaoblenie veľkosti priemeru trysky.

Každý typ 3D tlačiarne má vlastný tlačový priestor (objem), v ktorom je možné vyrábať. Toto je jedno z najväčších obmedzení tlačiarní FFF, pretože väčšina typov má tento objem o veľkosti 200x200x200mm. Dlhšie diely tu teda nevyrobíme, je však možnosť ich rozdeliť a poskladať.

Previsy s väčším sklonom ako 45° je možné tlačiť väčšinou len s podperami. Ak ich vyrábame z rovnakého materiálu, bude nutné ich po tlači odlomiť. Tlačené plochy podložené podperami majú podstatne drsnejší povrch (ak neboli tlačené materiálom rozpustným vo vode). Preto je potrebné zvážiť orientáciu dielu, jednak z estetického a funkčného hľadiska.

Zapustené alebo vystupujúce detaily na vrchnej časti diely by mali mať šírku min. 0,6 a výšku 2mm.

Tolerancia výroby je ±0,5 mm rozmeru v rovine XY (v rovine YZ môže byť lepšia, ak diel neobsahuje previsy a nie je z materiálu, ktorý sa pri chladnutí výrazne deformuje ABS, ASA…). Najmenej však ±0,5mm. Tolerančné polia sú teda naozaj široké, čo výrazne znižuje použiteľnosť tejto technológie pre funkčné diely. Z našich skúseností však vieme touto technológiou dosiahnuť aj tolerancie ±0,1 mm za predpokladu, že zahrnieme do veľkosti modelu aj rozmerovú zmenu materiálu.

V neposlednom rade je potrebné brať do úvahy aj orientáciu dielu na tlačovej podložke z hľadiska pevnosti. Pevnosť v ťahu v smere osi XY môže byť až 5-násobne vyššia ako x smere YZ! Niektorí výrobci materiálov uvádzajú merania pevnosti v oboch smeroch a je ich možné teda priamo vyčítať.

Tento zoznam obmedzení by mohol pokračovať, toto sú však tie najzásadnejšie kritériá, ktoré je vhodné zvažovať pred samotnou výrobou 3D tlačou.

Je zjavné, že aj 3D tlač má množstvo technologických obmedzení a preto odporúčame pred investíciou do aditívnych technológií podrobnejšie si konkrétnu technológiu a materiály naštudovať alebo sa poradiť.