שימוש במספר חומרים בהדפסה:

טכנולוגית ה material jetting המבוססת על הזרקת חומר שמתקשה בחשיפה לקרן UV, מאפשרת שימוש במספר חומרים בעלי תכונות שונות בהדפסה אחת (גמישות, שקיפות, קשיחות וכו').

צבעוניות

בעוד שיש טכנולוגיות הדפסה מסויימות מאפשרות הדפסה מונוכרומטית בחומר צבעוני (כלומר מודל שכולו בצבע אחד), ישנן שתי טכנולוגיות המאפשרות הדפסה של מודלים צבעוניים המשלבים מספר צבעים בהדפסה אחת:

binder jetting– מבוססת על הזרקה של חומר מגבש לתוך אבקה,לדוגמא גבס.

והשניה material jetting.

שקיפות

ישנן שתי טכנולוגיות הדפסה המאפשרות הדפסה של מודלים שקופים.

האחת material jetting טכנולוגיה זו מאפשרת ליצור מודלים שקופים ומשתמשת בתומכים מסיסים במים הניתנים להסרה בעזרת נוזל בסיום ההדפסה.

והשניה SLA\ DLP טכנולוגיות המבוססות על שימוש בפוטופולימרים המתמצקים בחשיפה לאורך גל מסוים. טכנולוגיות אלה מחייבות שימוש בתומכים ויש צורך להסירם בעזרת כלי חיוך או פצירה ולעבד את נקודות ההשקה שלהם למודל בסיום ההדפסה.

גימור חלק

ניתן לייצר בעזרת SLA/DLP ובעזרת material jetting .

טקסטורה המדמה חומר מסויים/ בעלת תכונות דומות

טכנולוגיית FDM – מאפשרת שימוש בפילמנט (חומר הדפסה) המכיל ריכוז גבוהה של שבבי חומר מסויים, ועל ידי כך מעניקה למודל תכונות דומות לחומר אותו הוא מכיל. ניתן ליצור נראות הדומה לעץ או למתכת בעזרת פילמנטים המתאימים לכך. בנוסף, ניתן לייצר בעזרת טכנולוגיה זו מודלים בעלי גמישות גבוהה, בעלי תכונות דומות לגומי.

מודלים בעלי נראות ותכונות הדומות לגומי ניתן לייצר גם בעזרת material jetting או SLA/DLP אך טכנולוגיות אלה מאפשרות ייצור גמישות פחותה.

מאפיינים מכאניים

גמישות

ניתן לייצר מודלים גמישים בעזרת מספר טכנולוגיות:

FDM– מאפשרת ייצור של מודלים בעלי יכולת מתיחה גבוהה, יש צורך בתומכים.

SLS– טכנולוגיה המבוססת על סינטור של אבקת חומר. מאפשרת ייצור של מודלים בעלי יכולת מתיחה גבוהה ללא צורך בתומכים.

SLA/ DLP– מאפשרת ייצור מודלים בעלי גמישות, אך הם אינם בעלי כושר מתיחה גבוה. יש צורך בתומכים.

Material jetting – מאפשרת ייצור מודלים בעלי גמישות, אך הם אינם בעלי כושר מתיחה גבוה. אין צורך בתומכים.

חוזק

חוזק המוצרים המודפסים נבדל לפי סוג החומר המודפס. ישנן מדפסות שמאפשרות הדפסה במתכת (DMLS, SLM,binder jetting) ומאפשרות יצירה של מודלים חזקים ביותר המתאימים לשימוש בתעשיות השונות. ניתן לייצר גם מודלים חזקים מפלסטיק (לדוגמא בטכנולוגית SLS).

עמידות בחום/ אש

ניתן לייצר מודלים עמידים בחום בעזרת מספר טכנולוגיות:

SLA/DLP

SLS

תאימות ביולוגית (ביוקומפטביליות) או התאמה למאכל

ניתן לייצר מודלים בעלי תאימות ביולוגית או בעלי תאימות למאכל בעזרת הטכנולוגיות הבאות:

DMLS/SLM – טכנולוגיות המשמשות ליצירת מודלים ממתכת על ידי התכה או קרוב להתכה של אבקה באמצעות לייזר. (הרחבה בנושא SLM בפרק 5 )

FDM

SLA/DLP

חומרי הדפסה

ניתן לחלק את חומרי ההדפסה למספר קבוצות מרכזיות: מתכות, פולימרים (פלסטיק) וחומרים קראמיים. בהמשך פרק זה נתמקד בכל אחת מקבוצות אלה, במאפיינים ובשימושים שלהן.

ישנן מספר תצורות לחומרי ההדפסה השונים: אבקה, סליל חומר ונוזל סמיך שנקרא שרף (resin), והן משתנות בהתאם לטכנולוגיית ההדפסה.

פולימרים (חומרים פלסטיים)

חומרים תרמוסטים

הפולימרים מתחלקים לשתי קבוצות: תרמופלסטיים ותרמוסטיים. ההבדל בין השניים טמון ביכולת החומרים לעבור למצב צבירה מוצק וחזרה לנוזל. בעוד שחומרים טרמופלסטיים מוצקים ניתנים להתכה וניתן לבצע בהם התכות חוזרות ונשנות גם אחרי התקררותם והפיכתם למוצקים, חומרים תרמוסטיים יכולים להפוך למוצקים בתהליך חד פעמי בלבד ובעת חשיפה לטמפרטורות מסוימות הם מתפרקים ונשרפים.

חומרים אלה מתאימים לדגמים נראותיים בהם ישנה חשיבות עיקרית לאסתטיקה ולנראות המוצר. ניתן לייצר איתם גימור משטחים חלק, ואף לקבל תכונות מיוחדות כגון גמישות או התאמה לשימושים רפואיים. לעומת זאת, הם פחות מתאימים לשימוש פונקציונאלי היות והם שבירים ופריכים.

לחומרים התרמוסטים שני מצבי צבירה אפשריים, נוזל ומוצק. כפי שנאמר קודם לכן, חומרים אלה יכולים לעבור למצב צבירה מוצק בתהליך חד פעמי שאינו מאפשר את חזרתם למצב הצבירה הנוזלי הקודם.

הפיכת החומרים התרמוסטיים למוצקים יכול להיגרם ממספר גורמים המשתנים בין חומר לחומר. חלק מהחומרים מתקשים בעת חשיפה לחום וחלקם בעת חשיפה לאורך או סוג גל מסויים.

ישנם חומרים תרמוסטיים המתקשים בעת חשיפה לקרני אור מסוימות, בדרך כלל קרני UV. חומרים אלה נקראים חומרים פוטופולימרים.

טכנולוגיות ההדפסה המשתמשות בפוטופולימרים על מנת ליצור מודלים מוצקים הן SLA, DLP, והזרקת חומר (Material Jetting). בעוד SLA ו-DLP מייצרות גימור פחות חלק היות והן מצריכות שימוש בתומכים,הזרקת חומר מאפשרת יצירה של מודלים עם גימור יותר חלק בעזרת שימוש בתומכים מסיסים. עם זאת, טכנולוגיית הזרקת חומר היא יותר יקרה.

חומרים תרמופלסטים

חומרים אלה מתאימים לייצור מוצרים פונקציונליים הניתנים לשימוש ישיר בתעשיה. ניתן לייצר בהם מוצרים בעלי אמינות מכנית גבוהה וחוזק מבני, וחלקם מתאימים למוצרי מזון ומגע עור. את התוצר הסופי ניתן למחזר והוא בטוח לשימוש. מנגד, אין אפשרות לייצר מוצרים שקופים, ובחלק מהטכנולוגיות פני השטח פחות חלקים.

טכנולוגיות ההדפסה המשתמשות בחומרים תרמופלטים הן FDM MJF ו-SLS.

בטכנולוגית FDM, החומר התרמופלסטי מגיע במצב צבירה מוצק בצורת סליל חומר. הסליל עובר דרך צינורית קטנה ומחוממת בתהליך שנקרא שיחול, ובעזרת הסליל המותך נבנה המודל התלת מימדי. בטכנולוגיה זו, התוצר אינו חלק וניתן לראות את שכבות ההדפסה. בנוסף, הטכנולוגיה משתמשת בתומכים המשאירים חותם על התוצר המודפס.

בטכנולוגיות SLS וMJF החומר מגיע כאבקת פלסטיק העוברת תהליך של סינטור או התכה. תהליך זה גורם לגרגירי הפלסטיק להתאחד למודל מוצק אחד. בטכנולוגיה זו אין צורך בתומכים.

מתכת

מוצרים המודפסים במתכת הם בעלי חוזק מבני, עמידות בתנאי חום קיצוניים והתאמה לשימוש בתעשיה בתור מוצרים פונקציונליים. כיום, התעשיות ההנדסיות והרפואיות עושות שימוש במדפסות מתכת עבור יצירה של מוצרים קלי משקל יחסית למוצרים שיוצרו בשיטות ייצור מסורתיות.

טכנולוגיות ההדפסה המשתמשות במתכות הן DMLS, SLM ו-Binder Jetting.

טכנולוגיות DMLS ו-SLM מאפשרות ייצור מודלים בעלי רזולוציה גבוהה יותר ועם אמינות מכנית גבוהה יותראך טכנולוגיית Binder Jetting מאפשרת ייצור מודלים בעלות זולה יותר ובקנה מידה יותר גדול.

חומרים קרמיים

הדפסה בחומרים קרמיים מאפשרת יצירת דגמים נראותיים ואף צבעוניים במידת הצורך. חומרים אלה הם שבירים מאוד אם לא מבוצע בהם תהליך חיזוק מכוון לאחר ההדפסה. לכן, הם בדרך כלל לא מתאימים לשימושים פונקציונליים בתעשיה, אלא משמשים לייצור דגמים אסתטיים, כמו לדוגמה מודלים אדריכליים.

המדפסת המשתמשות בחומרים קרמיים משתייכות לטכנולוגיית ההדפסה מסוג Binder Jetting.