Mit jelent a rétegről-rétegre építés a gyakorlatban?

Képzeljünk el egy egyszerű tárgyat, mint például az alábbi illusztrációkon is látható poharat. Ha e képzeletbeli poharat elhelyeznénk egy a kórházakban használatos CT berendezésbe, számos felvételt készíthetnénk, amelyeken a pohár metszetei láthatóak.

Ha minden egyes metszet alapján előállíttatnánk valakivel a pohár adott képre eső körvonalát műanyagból, majd ezeket a műanyagrétegeket sorendben egymásra ragasztanánk, a végeredmény egy az eredeti pohárhoz hasonló alakzat lenne. Annál jobban hasonlítana az eredeti pohárra, minél pontosabban követik a műanyagrétegek az eredeti körvonalakat és minél több ilyen metszetet készítettünk.

A modell metszeteinek megfelelő 2 dimenziós alakzatokat...

...egymás fölé nyomtatjuk, így 3 dimenziós tárgyat kapunk.

Függetlenül attól, hogy nagy teljesítményű lézerekkel és porokkal, vagy folyadékokkal dolgozik-e, minden additív prototípusgyártási technológia ugyanerre az elvi megoldásra épül. A 3D nyomtatást kidolgozók (az általunk üzemeltetett berendezést és PolyJet eljárást az Objet Geometries fejleszti) azt ismerték fel, hogy már létezik olyan elterjedt technológia, amellyel nagyon vékony rétegben, nagy pontossággal lehet anyagot elhelyezni egy sík felületre. Lényegében ez történik minden olyan tintasugaras nyomtató belsejében, amely bármely szaküzletben szép számmal sorakozik a polcokon.

Egy hasonló nyomtatótömb működik az Eden 260V berendezés belsejében is, azzal a különbséggel, hogy ennek fúvókái nem festéket, hanem folyékony műanyagot permeteznek nagy pontossággal. A megfelelő helyre juttatott műanyag UV fény hatására pillanatokon belül térhálósodik, folyékonyból véglegesen szilárd halmazállapotúvá változik. A jelenség mindannyiunk számára ismerős lehet a fogorvosi székből, ahol a paszta formájában elhelyezett fogtömések szilárdulnak meg UV lámpa hatására. (Természetesen esetünkben a térhálósodás és annak előkészítő műveletei is teljesen fájdalommentesek.)

Dolgozik a 3D nyomtató. A munkateret a nyomtatótömb két oldalán elhelyezkedő UV lámpák fénye világítja meg. Középen sárgás színben látszik a rétegről-rétegre épülő munkadarab.

Hogyan lehet ezeket a nagyon vékony rétegeket összeilleszteni? A berendezés belsejében lévő tárgyasztal (a nyomtatási felület) minden réteg elkészültét követően lejjebb süllyed. (Itt rendkívül finom mozgásról, rétegenként 16 ill. 30 mikronról van szó, így a keletkező felületek is pontosak, tetszetősek lesznek.) Ennek következtében minden réteg közvetlenül az előző réteg tetejére lesz kinyomtatva. Az anyag szilárdulása úgy van időzítve, hogy az egyes rétegek között is szoros kapcsolat alakul ki minden további ragasztás nélkül. A gyártás végeredménye sokoldalúan használható, precíz geometriájú műanyag modell. Az eljárás és az alkalmazott anyagok műszaki paramétereiről itt olvashat.

 
Felmerülhet a kérdés: mi a helyzet az alámetszett részekkel? A korábbi példánál maradva, hogyhogy a pohár kiszélesedő részei nem esnek le a tárgyasztal aljára a felső rétegek nyomtatásakor?

Berendezésünk e probléma kezelésére egyszerre 2 anyaggal „nyomtat". A véglegesen megszilárduló modellanyag alkotja a tervezett tárgyat, míg a támaszanyag (amint neve is jelzi) ideiglenes támasztékként beágyazza az alámetszett részeket. Ez (az egyébként zselés tapintású, de ugyancsak homogén) támaszték vízsugárral könnyedén eltávolítható a gyártást követően.

Támaszanyag (a képen sárga színnel jelöltük) alkalmazása nélkül a modell alámetszett részei leesnének nyomtatás közben. A támaszanyag a nyomtatást követően vízsugárral könnyedén eltávolítható.