היתוך מצע אבקתי

Powder Bed Fusion בראשי תיבות (PBF) טכנולוגיה זו מבוססת על התכה של מצע אבקתי של פלסטיק, מתכת, ועוד, בעזרת מקור אנרגיה תרמית (לדוגמה לייזר או קרן אלקטרונית). בכל שכבה מתכסה הבמה כולה בשכבה אחידה ודקה של אבקה. לאחר מכן, היא עוברת תהליך התכה על ידי המקור התרמי במקומות שהוגדרו על ידי מתכנן המודל. בכל פעם יורדת הבמה מעט ומתכסה בשכבה דקה נוספת של אבקה שמותכת. כך, בסיום ההדפסה, טמון המודל המוצק בתוך אבקת החומר שלא הותך. PBF שמבוססות על פולימרים מאפשרות חופש עיצובי וייצור אלמנטים בעלי גיאומטריה מורכבת, היות ואין בטכנולוגיה זו צורך בתומכים. אובייקטים המודפסים בשיטה זו בדרך כלל מתאימים לשימוש כתוצר סופי, הם בעלי חוזק ועמידות מכאנית שלעיתים אף יותר טובה משימוש בחומרים זהים בטכנולוגיות ייצור מסורתיות.

ניתן להעניק לאלמנטים המודפסים בשיטה זו גימור חלק לחלוטין. עיקר המגבלות של טכנולוגיה זו נובעות מהתכווצות מודלים בתהליך ההדפסה והיווצרות של עיוותים.

SLS

סינטור אבקה בעזרת לייזר סלקטיבי Selective Laser Sintering
טכנולוגיה זו משתמשת באבקת פלסטיק הנפרס בשכבות דקות בדומה ל-PBF. בכל שכבה, בעזרת קרן לייזר, עוברת האבקה תהליך של סינטור – חימום אבקה לטמפרטורה שהיא בערך 80% מטמפרטורת ההתכה של החומר, כך שגרגירי האבקה מתחברים זה לזה ויוצרים גוף קשיח. בסיום התהליך, המודל שקוע באבקה שלא עברה את התהליך, והיא ניתנת לשימוש חוזר. את האבקה יש לשאוב ואת המודל יש לנקות בעזרת מברשות, לחץ אוויר או ריסוס חול.

טכנולוגיה זו מאפשרת שימוש במגוון רחב של פולימרים, חומרים גמישים, חומרים המכילים מעכבי בעירה, סיבי זכוכית, ועוד. טכנולוגיה זו מאפשרת ייצור של מודלים סופיים שמיועדים לשימוש כמוצרים מוגמרים.

SLM

התכה בעזרת לייזר סלקטיבי Selective Laser Melting
טכנולוגיה זו משמשת ליצירת מודלים ממתכת על ידי התכה מלאה של האבקה באמצעות לייזר.
ישנה טכנולוגיה דומה בשם DMLS, בה האבקה מחוממת עד נקודה קרובה להתכה, שבה החומר מתחבר יחד כימית. שיטת DMLS עובדת עם סגסוגות בלבד, בעוד ש-SLM מאפשרת עבודה עם יסודות מתכתיים נפרדים (לדוגמה אלומיניום).
התהליך מתבצע בתא קר, סגור ומרוקן מחמצן ע"י הזרמה של גז אינרטי (גז שאינו עובר תהליכים כימיים בתנאים רגילים ומשמש למניעת תגובות כימיות לא רצויות במתכת כגון חימצון והידרוליזה).
בניגוד לטכנולוגית SLS, טכנולוגיה זו דורשת תומכים על מנת לפצות על הלחצים העודפים המיוצרים בתהליך בניית המודל. בנוסף, התומכים מסייעים בהפחתה של עיוותים במודל.

התוצרים המתקבלים הם חזקים ומוכנים לשימוש. שימוש בטכנולוגיה זו נפוץ בתחום רפואת השיניים עבור יצירה של בסיס לכתרים מטיטניום.

EBM

התכה בעזרת אלומת אלקטרונים Electron Beam Melting טכנולוגיה נוספת המשמשת יצירה של מודלים ממתכת. הטכנולוגיה מבוססת על התכה בעזרת אלומת אלקטרונים, בניגוד ל-SLM שמשתמשת בלייזר. טכנולוגיה זו מייצרת פחות לחצים עודפים בחלקים, לכן הסכנה לעיוותים פוחתת והצורך בתומכים יורד.טכנולוגיה זו דורשת פחות אנרגיה ומייצרת שכבות יותר מהר מ-SLM ו-DMLS, אך התוצרים יוצאים באיכות נמוכה יותר בהיבטי עובי שכבה, גודל גרגר, וגימור המשטח. בנוסף, התהליך דורש שימוש בחומרים מוליכים בלבד ועליו להיעשות בתנאי ריק.

MJF

סינטור בעזרת הזרקת חומר למצע אבקתי Multi Jet Fusion
טכנולוגיה זו מבוססת על הזרקת חומר לתוך אבקת פלסטיק וחשיפה לאנרגיה אינפרה אדומה הגורמת להתכה וגיבוש מדויק של השכבה המודפסת.

בעצם, מדובר בשילוב בין טכנולוגית SLS לטכנולוגית הזרקת דיו.
טכנולוגיה זו עובדת על ידי פיזור אחיד של אבקת פלסטיק, לתוכה מוזרק על ידי ראשי ההדפסה חומר מגבש באזורים הרצויים המעודד התכה של החומר בעת חשיפה למקור אנרגיה אינפרה אדומה.באותו הזמן, באזור גבולות האובייקט, מפוזר חומר שנקרא "Detailing" המונע סינטור. כך מוגדרים גבולות האובייקט בצורה ברורה ומדוייקת. לאחר מכן, מקור חזק של אנרגיה אינפרה אדומה עובר מעל משטח הבניה וגורם להתכה באזורים בהם פוזר החומר המגבש.

השוואה בין MJF לSLS

PBF שמבוססות על פולימרים מאפשרות חופש עיצובי וייצור אלמנטים בעלי גאומטריה מורכבת היות ואין בטכנולוגיה זו צורך בתומכים. אובייקטים המודפסים בשיטה זו בדרך כלל מתאימים לשימוש כתוצר סופי, הם בעלי חוזק ועמידות מכאנית שלעיתים אף יותר טובה משימוש בחומרים זהים בטכנולוגיות ייצור מסורתיות. ניתן להעניק לאלמנטים המודפסים בשיטה זו גימור חלק לחלוטין.

עיקר המגבלות של טכנולוגיה זו נובעות מהתכווצות מודלים בתהליך ההדפסה והיווצרות של עיוותים.