Rapid Prototyping, czyli o metodach szybkiego prototypowania

Technologie Rapid Prototyping - szybkiego prototypowania, należą do nowej gałęzi techniki wykorzystującej przyrostowe budowanie modelu. Potocznie o urządzeniach Rapid Prototyping mówi się Drukarki 3D. Technologie Rapid Prototyping umożliwiają wytworzenie modelu w bardzo szybkim czasie, co wiąże się z licznymi zastosowaniami wytworzonych w ten sposób modeli. Modele mogą być budowane od modeli poglądowych, poprzez dopasowanie kształtu, aż po prototypy w pełni funkcjonalne i krótkie serie produkcyjne.

Jakie metody są wykorzystywane

Urządzenia FDM należą do grupy najdokładniejszych maszyn RP dostępnych na rynku. Za ich pomocą możliwe jest wykonywanie modeli, których ścianki mają grubość zaledwie 0,6 mm, minimalne średnice wykonywanych walców wynoszą ok. 0,75 mm. Własności wytrzymałościowe otrzymanych modeli porównywane są z elementami otrzymywanymi metodą wtrysku. Powstałe modele łatwo można poddawać obróbce polegającej na szlifowaniu, wierceniu czy też malowaniu – twierdzą specjaliści z firmy RP-Tech.

Warto jednak orientować się w innych metodach:

• SLA, czyli StereoLithography Apparatus, to proces wytwarzania modelu polegający, na stopniowym obrysowywaniu kolejnych przekrojów poziomych produkowanej części za pomocą lasera na platformie zanurzanej w wannie z żywicą fotopolimerową.
• LOM, czyli Laminated Object Manufacturing, polega na wycinaniu warstw z papieru powlekanego klejem lub folią PCV, za pomocą promienia lasera albo nożyka tnącego i ich łączeniu.
• SLS, czyli Selective Laser Sintering, polega na rozprowadzeniu cienkiej warstwy materiału w postaci proszku na stole. Następnie zostaje poprowadzona wiązka lasera po powierzchni materiału, która powoduje spiekanie określonych warstw proszku oraz topienie poprzedniej powłoki, dzięki czemu uzyskujemy jednolity model.

Technologia FDM

W FDM stosuje się wiele materiałów termoplastycznych, różniących się wytrzymałością i temperaturą topienia. Wykorzystywane jako materiały modelowe są takie tworzywa jak: PC (poliwęglan), ABS (akrylonitrylo-butadieno-styren), ABSi (akrylonitrylo-butadieno-styren), ABS-M30 (akrylonitrylo-butadieno-styren), ABS-M30i (akrylonitrylo-butadieno-styren), ABS-ESD7 (akrylonitrylo-butadieno-styren), PC-ABS (poliwęglan ABS), PC-ISO (poliwęglan ISO), pionierski Ultem 9085 i inne.

Technologia FDM wymaga wykorzystania również struktur podporowych, które buduje się z materiałów modelowych a w przypadku nowszych rozwiązań buduje się struktury podporowe z rozpuszczalnych wosków, w których skład wchodzą lanolina czy parafina.

Metoda ta, w przeciwieństwie do innych, pozwala na stworzenie wytrzymałego modelu, zaraz po wyjęciu z urządzenia. Dzięki zastosowaniu w miarę odpornych materiałów, technika przydatna jest do tworzenia detali użytkowych, których przykładem mogą być elementy protez dentystycznych lub fragmenty kości czy chrząstek. Modele uzyskane dzięki Fused Deposition Modeling można poddawać obróbce mechanicznej, między innymi szlifowaniu, czy malowaniu.

Tworzywo sztuczne jest topione w tzw. ekstuderze, który odpowiada za ciągłość przepływu filamentu, czyli plastiku o określonej średnicy nawiniętego na szpulę, odpowiednią temperaturę oraz utrzymywanie stałej średnicy pojedynczej ścieżki dozowanego materiału. Jest to technologa stosunkowo mało skomplikowana, niedroga oraz popularna.