Aditivní výroba

Aditivní výroba (anglicky additive manufacturing, AM), v běžné řeči 3D tisk, je výroba dílů postupným přidáváním materiálu, obvykle po vrstvách, přímo podle digitálního 3D modelu. Je protikladem subtraktivních technologií, které materiál z polotovaru odebírají (obrábění), a technologií, které materiálu dávají tvar pomocí formy nebo nástroje (lití, vstřikování, tváření).

Postup začíná CAD modelem, který se převede do formátu pro tisk (STL, 3MF, případně STEP). V přípravném softwaru se díl orientuje, doplní se podpory a model se rozřeže na vrstvy (slicing). Po tisku následuje postprocessing: odstranění podpor nebo prášku, čištění, dotvrzení či tepelné zpracování, případně obrobení funkčních ploch a povrchová úprava.

Norma ISO/ASTM 52900 dělí aditivní technologie do sedmi skupin: vytlačování materiálu (material extrusion, například FDM), fotopolymerace ve vaně (vat photopolymerization, SLA a DLP), tavení v práškovém loži (powder bed fusion, SLS, MJF a kovové SLM či DMLS), tryskání materiálu (material jetting, PolyJet), tryskání pojiva (binder jetting), přímé nanášení materiálu (directed energy deposition, DED) a laminace plátů (sheet lamination). Skupiny se liší použitelnými materiály, přesností, povrchem, velikostí dílů i cenou.

Hlavní výhodou je, že není potřeba forma ani nástroj, první díl je k dispozici za hodiny až dny a složitost tvaru zvyšuje cenu jen málo. Vyrobit lze vnitřní kanály, mřížkové struktury nebo sestavy sloučené do jednoho dílu. Nevýhodami jsou cena za kus, která s počtem kusů klesá jen pozvolna, omezená velikost dílů, viditelné vrstvy na povrchu a často rozdílné vlastnosti ve směru stavby (anizotropie).

Aditivní výroba je přirozenou volbou pro prototypy a rychlé ověřování návrhu, kde z velké části nahradila ruční modelářskou práci. Uplatní se také u přípravků, měrek a montážních pomůcek, u vložek forem a nástrojů (rapid tooling), u náhradních dílů vyráběných na vyžádání a u výrobků přizpůsobených jednotlivci, například v zubní technice nebo ortopedii.

Pro sériové díly se vyplatí hlavně při malých množstvích, u tvarově složitých dílů, které by jinak vyžadovaly několik součástí nebo drahou formu, a tam, kde nižší hmotnost přináší úsporu v provozu. Rozhodujte podle počtu kusů, požadovaného materiálu, přesnosti a povrchu, ne podle toho, zda je díl technicky „tisknutelný“.

Častou chybou je tisknout díl navržený pro obrábění nebo vstřikování beze změn a porovnávat jen cenu. Plný přínos dává až návrh s ohledem na aditivní výrobu (DfAM): orientace vůči vrstvám, co nejméně podpor, odlehčení, rovnoměrné tloušťky stěn a otvory pro odstranění prášku nebo pryskyřice. Složitost také není úplně zadarmo, protože podpory a dokončovací operace mohou tvořit podstatnou část ceny i času.

Nezaměňujte vlastnosti tištěného a sériového dílu. I ze stejného druhu plastu má výtisk jinou pevnost, tažnost a odolnost proti stárnutí než výlisek. V poptávce uveďte technologii nebo alespoň účel dílu, materiál, kritické rozměry s tolerancemi, požadavky na povrch a počet kusů. U dat ve formátu STL ověřte dostatečně jemnou triangulaci, aby oblé plochy nebyly hranaté.