Vilka är teknikerna för 3D-utskrift?

Källa: 3dnatives.com

3D-utskrift är en process för additiv tillverkning baserad på idén att omvandla en digital modell till ett solitt tredimensionellt objekt. Under årens lopp har flera 3D-utskriftstekniker, även kallade additiva tekniker, utvecklats inom industrin med den gemensamma egenskapen att skapa en fysisk modell lager för lager.

Konceptets ursprung går tillbaka till 1980-talet, när Dr. Kodama från Nagoya Municipal Industrial Research Institute skapade en snabb prototypteknik som kunde producera ett objekt "skiva för skiva". 1984 tog ett team av franska forskare fram ett första patent som sedan definitivt övergavs några år senare. Det var slutligen Chuck Hull, framtida grundare av giganten 3D Systems, som fick det första kommersiella patentet 1986 för en teknik som då kallades "stereolitografi". 2016 tillkännagav giganten HP överraskande sitt intåg på 3D-utskriftsmarknaden med en ny egen teknik som kallas Multi Jet Fusion som kombinerar de additiva teknikerna Binder Jetting och Material Jetting för tillverkning av plastdelar.

Denna första utveckling markerade verkligen början på vad som idag anses vara den fjärde industriella revolutionen, och erbjuder tillämpningar inom sektorer som är lika många som de är varierade: medicin, flygteknik, smyckestillverkning och många andra.

Utveckling av additiva tillverkningstekniker

Stereolitografi (SLA) är en teknik som använder ett flytande harts som stelnar under UV-ljus som 3D-utskriftsmaterial. Sedan denna första upptäckt har nya tekniker för additiv tillverkning vuxit fram genom åren. År 1988 tog professor Carl Deckard vid University of Texas patent på selektiv lasersintring (SLS), som bygger på att smälta ett plastpulver med en laser. Under samma period utvecklade Scott Crump, grundare av gruppen Stratasys, de första 3D-skrivarna med hjälp av extrudering av plastfilament. Denna teknik, patenterad under namnet fused deposition modeling (FDM), är idag en av de mest populära 3D-utskriftsteknikerna tack vare dess användarvänlighet och relativt låga inköpskostnad.

Sedan 1990-talet har den additiva tillverkningen fortsatt att ta fart med ankomsten av innovativa tekniker: Binder Jetting, uppfunnen av ZCorp, som använder ett mineralpulver, ett bindemedel och färgade bläck; PolyJet-tekniken, skapad av det israeliska företaget Objet, där 3D-skrivaren deponerar tusentals fina droppar av flytande härdbar fotopolymer på en bricka och omedelbart härdar dem med UV-strålar. SLS, å andra sidan, gav upphov till additiv tillverkning av metaller med tillkomsten av additiva tekniker såsom direkt metallasersintring (DMLS), marknadsförd av aktörer som Phénix Systems, SLM Solutions eller Concept Laser, eller elektronstrålesmältning (EBM) som utvecklades av det svenska företaget Arcam på 2000-talet.

Trots den höga konkurrensnivån fortsätter många aktörer att gå in på marknaden, vissa genom att förbättra befintliga processer och andra genom att utveckla originella processer. Tillverkaren EnvisionTec med DLP-utskrift (Digital Light Processing), det franska företaget Prodways med MovingLight eller Carbon3D med CLIP har till exempel utvecklat tekniker härledda från stereolitografi. År 2016 tillkännagav giganten HP överraskande sin ankomst till 3D-utskriftsmarknaden med en ny teknik som kallas Multi Jet Fusion som kombinerar pulversammansättning och materialstråle för additiv tillverkning av plastdelar.

Idag är det dock metall som framstår som det föredragna materialet för skrivartillverkare. Bland nykomlingarna finns BeAM Machines, XJet, Markforged, Fives AM, Desktop Metal och AdMetalFlex, som alla har sina egna skäl: lägre kostnader, kortare utskriftstider, mångfald av kompatibla metaller, etc. År 2020 uppskattades marknaden för 3D-utskrifter, inklusive försäljning av maskiner, utskriftsmaterial och tillhörande tjänster, till 17 miljarder dollar.

Utvecklingen av material för 3D-utskrift

Utvecklingen av material för 3D-utskrift har gått mycket snabbt under de senaste åren. Vissa material har förbättrats över tid och andra har utvecklats eller vuxit fram i och med ankomsten av nya 3D-utskriftstekniker. Från plast till metall, till överraskande material som ätbara sådana, varje material har specifika egenskaper och är ofta anpassat till en viss teknik.

Varje 3D-utskriftsmaterial finns i olika format, från hartser för DLP- och SLA-tekniker, till filament för FDM-tekniker eller metallpulver för L-PBF-tekniker. Nya format och material utvecklas varje dag för att möjliggöra framtagning av mer hållbara modeller och bättre utskriftskvalitet.

För närvarande är marknaden för 3D-utskriftsmaterial omfattande och fortfarande växande. Många aktörer investerar och satsar på den. Det förutspås att marknaden för 3D-material år 2021 kommer att nå ett värde av 1,4 miljarder dollar.