Additív gyártás

A 3D-nyomtatás fentebb ismertetett, legegyszerűbb módja. Angol eredetiben: Additive Manufactoring = AM. Itt térbeli tárgyakat készítenek a már meglévő alapra újabb és újabb rétegek hozzáadásával – legyen szó akár műanyagról, akár fémalkatrészről, akár emberi szövetről. A legelterjedtebb AM-technológia alapja egy megfelelő 3D-s tervezőszoftver, amelynek segítségével elkészíthető a megtervezett 3D mesterdarab. A 3D-s tervrajz elkészülte után az AM-nyomtató beolvassa a tervet, majd lefekteti a tárgy por, műanyag vagy fém megolvasztásával lágyított nyomtatott rétegeit, így felépítve a teljes terméket.

Az AM megnevezés sokféle technológiát ötvöz: 3D-nyomtatás, Gyors Prototípusgyártás (Rapid Prototyping - RP), Direkt Digitális Gyártás (Direct Digital Manufacturing – DDM), rétegelt gyártás és additív megmunkálás. Az AM alkalmazhatósága ténylegesen határok nélküli. Az AM korábban a prototípusgyártás, avagy gyártás előkészítés folyamatában jelent meg, a kész mester-rajzok vizualizációjával, majd kézzelfogható nyomatokkal így megvalósítva a tervezőmérnök számára, hogy a készterméket a gyártásba kerülés előtt kézzel fogható formában teszteljék, beillesszék más folyamatokba és fizikai geometriai teszteket végezhessenek rajta. Ez a terület korábban teljesen elméleti volt a repülőgép gyártásban, a fogászati beavatkozásoknál, a divattervezők ruhakészítőinél vagy az építészeti tervezésben.

Az egész folyamatot egy kiváló időcsúsztatásos (timelapse) videó mutatja be igazán:

Maga a folyamat legelső lépése ugye a modellezés. Ez legtöbbször valamilyen CAD-szoftverrel történik, de egyre gyakoribb valamilyen 3D-szkenner felhasználása is. A különböző formátumú modelleket a szoftver igen sok vékony, egyforma vastagságú szeletre bontja fel. Magának a testnek a felületét pedig egy STL (Standard Template Library) fájl segítségével apró háromszögekre bontja fel. Minél kisebbek a háromszögek, annál pontosabb a 3D-nyomtatás. Mint a fenti videóban is látható, a test belsejébe is lehet erősítésként szálakat tenni, mivel így a kész termék sokkal masszívabb lesz. Gyakori megoldás, hogy a színes 3D-nyomtatók VRML-fájlokat használnak, ugyanis az a formátum a konkrét geometriai alakzatokon túl a színeket is jól tárolja el.

Konkrét nyomtatáskor a gép beolvassa az egyes rétegek adatait és sorban, egymásra illeszkedő rétegeket képez folyadékból, porból vagy sík lemezekből. Így szépen, szeletenként építi fel a teljes testet. A rétegek szokásos vastagsága általában 1-2 tized milliméter, de vannak ettől eltérő nyomtatók is. A módszer egyik előnye, hogy a rétegek tökéletesen illeszkednek egymáshoz. Hátránya viszont, hogy a technológia sok hőt ad le, így hideg tárgyakat nem (igazán) lehet vele megvalósítani.

A rendelkezésre álló technológiákkal egy modell 3D-s kinyomtatása pár perctől pár óráig tarthat, de ez persze erősen függ a test bonyolultságától és méretétől is. A 3D-s nyomtatás óriási előnye, hogy tényleg egyedi darabokat hozhat létre; bár tömeggyártás esetén a 3D-s nyomtatás még jóval drágább a hagyományos módszereknél.