A 3D nyomtatás eljárása során a nyomtató háromdimenziós tárgyat állít elő. A készüléknek ehhez szüksége van egy háromdimenziós tervrajzra, más néven 3D modellre, ami alapján elkészíti a kívánt tárgyat. A tárgyak az alapanyag egymásra rétegezésével készülnek, így ez egy additív eljárás. A 3D nyomtatásban több eltérő technológiát alkalmaznak. A PTE 3D központ jelenleg négyféle technológiával dolgozik, FDM, Polyjet, SLA és SLS technológiákkal.

FDM/FFF szálhúzásos technológia

A hagyományos nyomtatók az X és az Y tengelyek mentén dolgoznak, és szövegek, valamint képek nyomtatására alkalmasak.

A 3D nyomtatók ezzel szemben a Z magassági tengelyt is felhasználják, lehetővé téve ezáltal, hogy különféle olvasztott anyagokat egymásra rétegezve a térbeli modelleket plasztikus, kézzelfogható tárgyakká építsék fel. A nyomtatófej a hőre lágyuló alapanyagot átnyomja egy fúvókán, melynek több száz celsius fokos hője megolvasztja azt. Az anyagot előre meghatározott (ld. Gcode) útvonalon helyezi el, ahol az alapanyag lehűlve szilárd tárgyat alkot.

Az alapanyagok általában különböző fajtájú műanyagok szál formában dobra feltekercselve, az úgynevezett „filamentek”. A műanyagokat egyedi anyagokkal (fa, gipsz, stb.) is keverhetik a gyártók, hogy egyedi kompozitokat hozhassanak létre egyedi tulajdonságokkal.

A leggyakoribb irodai és otthoni berendezések az FDM technológiát alkalmazzák, de épp az ipari felhasználás az, ahol megmutatkoznak a korlátai. Mivel csak a nyomtatófejben hőre lágyuló anyagokkal tud dolgozni, az elkészült tárgyak hőállósága is csekély, így mára főként az otthoni hobbinyomtatásban igazán népszerű, ugyanis az elmúlt években az ilyen berendezések ára nagyságrendekkel csökkent.

Polyjet technológia

A Polyjet készülékek fotopolimer alapanyagokkal dolgoznak. Az eljárás során a fej folyékony polimer cseppeket injektál a munkalapra rétegről rétegre, majd ezeket UV fénnyel levilágítja, és ezáltal megszilárdítja.

A technológia egyszerre több fúvóka alkalmazásával juttatja el az anyagot a célterületre. Az eszközben készülő tárgyak külön megtámasztást igényelnek, a vízben oldható támaszanyag a nyomtatás végeztével lefejtésre kerül, és környezetbarát hulladékot képez. Egy ilyen készülékkel akár a 16 mikronos rétegvastagság is elérhető, ezért ez teszi lehetővé a legpontosabb és leginkább részletgazdag nyomtatást, így előszeretettel alkalmazzák fogászati célra és ékszerészeti feladatok ellátására, de nagyköltségvetésű filmek kellékei és stoptrükk effektjei is gyakorta készülnek Polyjet nyomtatók segítségével. Egyedülálló tulajdonsága, hogy akár félmillió színt lefedő színvisszaadásra képes.

Ezek a gépek akár biokompatibilis anyagokkal is képesek dolgozni, így egészségügyi felhasználásra is van lehetőség, a PTE 3D Központ például rendelkezik fogtechnikai munkára optimalizált Polyjet nyomtatóval is.

SLS (Selective Laser Sintering) technológia

A szelektív lézerszinterezés inkább hasonlít a porfestésre, mint a nyomtatásra. Az eljárás során a munkafelületen a készülék elteríti a por állagú, rendkívül finoman szemcsézett alapanyagot egy rétegben. Az anyagvastagság akár 60 mikron is lehet, így a nyomtatás igen jó részletgazdagsággal kivitelezhető. Egy nagy erejű lézer minden rétegnél megolvasztja a modell keresztmetszeti geometriájának megfelelő részeit, egybeolvasztva azokat az előző réteggel.

A lézersugár lényegesen finomabban pozícionálható, mint az FDM nyomtató extrudere, így a technológia nagyon pontos. További előnye, hogy a nyomtatás alapanyaga lehet a filamenteknél magasabb olvadáspontú, például poliamid. Így az SLS technológiával készült tárgyak mechanikai tulajdonságai a fröccsöntött tárgyakéval vetekednek. A technológia jellegénél fogva alkalmas ipari minőségű gyártásra, hiszen a nyomtatási idő a nyomtatandó tárgyak mennyiségével nem lineárisan skálázódik. Egyszerűbben fogalmazva, nagy tételben történő gyártás esetén az egységár, sőt az egységnyi nyomtatási idő is jóval alacsonyabb lehet, mint egy darab esetében.

SLA (sztereolitográfia) technológia

Az SLA nyomtatás műgyantával dolgozik. Alapja egy fotopolimer gyanta, amely lézernyaláb segítségével térhálósodik. Érdekessége, hogy a tárgyak igen gyakran felülről lefelé épülnek, és így kerülnek megtámasztásra.

SLA nyomtatás során a fokozatosan adagolt műgyanta réteget a lézer a 3D modelleknek megfelelő helyeken világítja le, így azok megszilárdulnak. A nyomtatott tárgyat a nyomtatás után izopropil alkoholban szükséges utókezelni, hogy a felesleges folyékony rétegeket eltávolítsuk. A támaszanyag eltávolítása ezután következik, majd a félkész tárgy UV kamrában éri el a szükséges mechanikai tulajdonságokat.

A PTE 3D Központban lehetőség van többféle színű és anyagtulajdonságú SLA nyomtatásra, létezik többek közt átlátszó és rugalmas alapanyag is. A technológia felhasználási területei a Polyjetére hasonlítanak a leginkább, azzal a különbséggel, hogy az SLA tárgyak egyszínűek. Kimagasló pontossága és anyagtulajdonságai miatt ékszerészeti, egészségügyi és mérnöki felhasználásra egyaránt alkalmas.

Ez a műanyag a 3D nyomtatás egy kevésbé gyakori alapanyaga, amelyet a modernebb polimerek lassan kezdenek kiszorítani. Hőállóbb, puhább, jobban megmunkálható anyag, mint például a PLA. Tartóssága és szilárdsága miatt a fröccsöntő ipar kedvence. Felhasználják még gyerekjátékok gyártásához (például ebből készül a LEGO), háztartási gépek burkolatának elkészítéséhez, autók műanyag részei is készülnek belőle, illetve mobiltelefonoknak és telefontokoknak is lehet az alapanyaga. Az UV fény károsítja. Általában petróleumból állítják elő, úgy 2 kg-ból nyerhető 1 kg ABS. Újrahasznosítható. A 3D nyomtatók kb. 250 ℃-on olvasztják meg. A többi alapanyagnál nehezebben tapad a munkaasztalhoz, ezért a nyomtatásához nem csak fűtött platform szükséges, de zárt munkatér is.

Az additív eljárással készült használati- vagy műtárgy anyaghozzáadással épül: a tárgyhoz addig adnak plusz anyagot, míg eléri a kívánt formát. Például a festészet és a házépítés ilyen tevékenység - a kőműves is tégláról téglára haladva építi fel a házat. A 3D nyomtatás is additív eljárás, mert rétegek egymásra építésével alakul ki a tárgy formája.

Ellentéte a hagyományosnak mondható szubtraktív anyagmegmunkálási eljárás, mint a marás, a faragás vagy a csiszolás, ahol egy nagyobb darab megmunkálásából kerül ki a kívánt tárgy. Például a szobrászok is általában egy kőtömbből faragják ki a kívánt modellt. Eközben tekintélyes mennyiségű hulladék termelődik, ellentétben az additív eljárásokkal.

A 3D nyomtatásnak a műveletsor jellegénél fogva nincsenek szabott egységárai. Minden megkeresésre egyedi ajánlat készül a lehető leggyorsabban - egy munkanapon belül, kivéve rendkívüli esetben, amiről értesítést küldünk az ügyfélnek. A nyomtatás árát rengeteg dolog befolyásolja. A javasolt technológiára és alapanyagra a Központ technikusai javaslatot tesznek, konkrét nyomtató vagy alapanyagigény esetén a nyomtatás várható minőségéről egyeztetünk az ügyféllel. Ha valami kivitelezhetetlen vagy vállalhatatlan lenne az adott alapanyagból, azt jelezzük. Természetesen modelltervezésre is van lehetőség.

A legelterjedtebb, legegyszerűbb és általában legolcsóbb gépekben alkalmazott 3D nyomtatási eljárás, melyben egy műanyag szálat magában a nyomtatófejben megolvasztanak, majd ezzel rétegenként építik fel a tárgyat, kihasználva, hogy a műanyag gyorsan visszaszilárdul. A legtöbb hobbi nyomtató ezzel az eljárással dolgozik. Könnyen megtanulható és nem igényel speciális környezetet vagy odafigyelést a használata.

A 3D nyomtatás alapja, a digitális térbeli modell. A leggyakoribb 3D-s fájltípusok általában megfelelnek, hiszen mindegyikből konvertálható .STL vagy .OBJ formátum, amelyet már tudnak értelmezni a nyomtatóhoz tartozó szeletelő programok. Polyjet nyomtatás esetében kerül szóba a wrl/wrml formátum, mely egy (általában jpg vagy png) textúra fájl kíséretében lehetővé teszi a PolyJettel történő színezett/textúrázott fájlok nyomtatását.

Egy megrendelés akkor készül el, amikor elkészült. Viszonylag nehéz egzakt határidőkkel kalkulálni, gyakran van szükség kísérletezésre, modellt érintő módosításokra, különösen FDM nyomtatás esetében. Hozzávetőleges határidőt alapvetően a kalkulációt követően tudunk mondani. A nyomtatási idő nagyban függ a technológiától, a nyomtatandó mennyiségtől, a felbontástól és attól, képes-e egyszerre több nyomtató dolgozni a megrendelésen, vagy egy, összefüggő munkamenetre van szükség. A legfontosabb két tényező a technológia és a modell: az SLS például sokkal gyorsabban képes kisebb tárgyakat nyomtatni nagy tételben, mint a szálhúzásos technológia. Egy belül üreges vagy kevésbé részletes felszínű modell sokkal gyorsabban nyomtatható, mint egy tömör, vagy bonyolult felületű. A sürgősségi nyomtatás, amennyiben lehetséges, külön megegyezés részét képezi.

A „.gcode” kiterjesztést az FDM 3D nyomtatási technológiák használják. A 3D modell „szeletelésekor” egy utasítássor készül, melyet a nyomtató követni tud a nyomtatás végeztéig. A nyomtatás finomsága, részletessége, a nyomtatófej vagy a tálca X, Y és Z koordináta mentén való mozgása is ezen kiterjesztésű fájlba íródik, melyet a nyomtató értelmez, majd sorban haladva végrehajt.

A szálhúzásos (FDM) 3D nyomtatásban az egyik legtöbbet használt alapanyag ez a műanyag. Az egyetlen ipari méretekben gyártott, biológiai alapanyagokból készülő műanyag. Általában nádcukrot vagy kukoricakeményítőt erjesztenek baktériumokkal, amiből tejsav keletkezik. Ebből észter jön létre, aminek már csak fel kell nyitni a gyűrűjét, hogy polimerizálódjon. A PLA természetes úton lebomlik, de ipari körülmények között komposztálható is. Előnye az ABS-sel szemben, hogy szélesebb színválasztékban állítják elő, fényesebb hatású a felülete, nehezebben vetemedik és könnyebben kezelhető anyag. Kozmetikumok flakonja is ebből készülhet, de ebből van a sebvarró cérna, és egyre gyakrabban élelmiszerek csomagolása is. A PLA 55-80 ℃ között meglágyul, nyomtatni pedig 175-220℃ között ideális.

Ez egy vízzel oldható műanyag. Átlátszó, színtelen vagy fehér, a felülete pedig csillogó. Az FDM 3D nyomtatásban támaszanyagként használják, mert sok modellnél apró, nehezen hozzáférhető helyeken víz segítségével könnyen leoldható. Legnagyobb felhasználója a csomagolóipar, vízben oldható műanyag zacskót készítenek belőle, de a szemészet is profitál a létezéséből, egynapos kontaktlencsék és műkönny is készülnek belőle.

A nyomtatáshoz mindenképp szükség van egy 3D modellre, de a PTE 3D Központ tervezői munkát is vállal. Amennyiben nem rendelkezik 3D modellel, csak műszaki rajzzal, vagy konkrét, esetleg kevésbé konkrét elképzelése van, a megrendelőlapon lehetősége nyílik a tervezendő modell rövid ismertetésére. Munkatársaink felveszik Önnel a kapcsolatot, és egyedi ajánlatot adnak a tervezői munkára és a kivitelezésre, legyen akár egy LEGO-kocka vagy egy komplex gépészeti kivitelezés a céltárgy.