1 of 74

3D-Printing och material

Peter Parnes och Agneta Hedenström

20171114

2 of 74

Idag - Inspiration om 3D-utskrift

3D-utskriftsmetoder
Kommersiell vs hem-utskrift
Utskriftstjänster
Tekniska detaljer
Modeller
Material
Reflektioner
"Visa och berätta”

3 of 74

Avbryt och ställ frågor!

The fun is in the discussion! :)

4 of 74

3D-printning

Additive Layer Manufacturing

Inget bortkastat material �

Olika tekniker - tunna lager på varandra

Fused Deposition Modeling, FDM
Selective Laser Sintering
Stereolithography, Digital Light Processing
Direct Energy Deposition, Electron Beam Melting

5 of 74

Tillämpningar

“Överallt” �
Områden:

Medicinsk / dental, bil, mat, teknik, prototyper, design, kläder / skor, wearables, smycken�
reservdelar: föreställ dig modeller från stor möbelproducent

6 of 74

Koenigsegg One:1

Avgassystem: 3 att printa i titan

Variable Turbine Housing - “cannot be made”

7 of 74

Tandställningar - Invisalign

Pris: 27000 – 54000 SEK

9 of 74

3D Printing in Space

10 of 74

Fused Deposition Modeling, FDM

11 of 74

Fused Deposition Modeling, FDM

Smält material i ett skrivhuvud och "färg"
Vanligen 0,2-0,8 mm hål i skrivhuvudet
Mest vanliga för hemanvändning idag
Billigt material, många färger
Delar redo från skrivaren

12 of 74

Selective Laser Sintring

Sätt samman ett pulver med en laser via sintring
Metall, plast, legeringar etc.
Hög detaljnivå
Efterbearbetning behövs

ta bort pulver, härda i ugnen

Dyra material

13 of 74

Stereolithography

Stärka vätskan med hjälp av ljus
Tvätta efter utskrift
UV efter utskrift
Dyrt material

Formlabs: 1500 SEK / l

För det mesta för mindre delar
Få färger alternativ

Nya material kommer hela tiden

14 of 74

Stereolithography - Formlabs Form 1

15 of 74

Electron Beam Melting

Smält metallpulver med hjälp av en elektronstråle
Svenska bolaget Arcam, � marknadsledande
Mycket dyra maskiner

~ 5M-8M SEK (+ installation)

Material:

Titan64: 1700 SEK / kg
Kobolt: 1300 SEK / kg

16 of 74

Historia

Första 3D-skrivare 1984, Stereolitografi

Chuck Hull - 3D-system

Fusion Deposition Modeling, FDM 1988

Scott Crump - Stratasys

Större maskiner! Väldigt dyr! Speciella miljöer! Inga "klassiska" företag.

18 of 74

Stratasys Objet500 Connex3

Materialblandning under tryckning

3 material

Olika materialtyper
Olika färger - 46 per tryck
Många kombinationer
Hård, mjuk, flexibel etc.
Pris: ~ 2,2 M SEK + skatt

19 of 74

Connex3 exempel

20 of 74

Kontinuerlig printing: �Voxeljet VXC800

21 of 74

Hemmaprinting

Första skrivare för hemmabruk 2006

RepRap

Skriv ut din egen 3D-skrivare
Idag mer än 20 olika märken
Mer skrivare hemma men bara ekonomiskt 8% av marknaden.

22 of 74

Fused Deposition Layering, FDM

23 of 74

Makerbot

Startade marknaden för kommersiell hemmaskrivare 2009. �Köpt av Stratasys för 400 MUSD 2013.

24 of 74

Ultimaker - Nederländerna 2011

25 of 74

“Några” andra skrivare

27 of 74

Printerfinesser

Uppvärmd printplatta
Urformning
Flera huvuden
Automatisk laddning
Inbyggd kamera
Automatisk nivåjustering av skrivbordet
Material i chassi (robusthet)

28 of 74

Lagertjocklek

mm per lager (mikron)

0,34 låg

0,20 medium - Makerbot Mini

0,10 bra�

<0,10 mycket bra - Ultimaker 1, 2, 3

~ 0.03mm är inget problem på Ultimaker 1 och 2!

Nedanför behövs bättre fläktar.

29 of 74

Lagertjocklek

Source: Creative Tools, Thingiverse

30 of 74

Printa online

shapeways.com
i.materialise.com
sculpteo.com
cubify.com
figulo.com
3Dhubs.com

Dyrt. Frakt. Tid.

31 of 74

Shapeways material

Printning
Printning och formning�
Vax, guld, silver, aluminium, andra metaller, plast, keramik, sandsten, elastisk plast och mer ....

32 of 74

Material

200 olika material tillgängliga idag

plast, metaller, mat, lera, trä, mänsklig vävnad …�

Hemanvändning:

PLA, ABS, T-Glass (PETT), Nylon, Bendlay, NinjaFlex, FlexPLA, Laybrick, Laywoo-D3 …
30-40 olika färger
trä, tegel, UV, glöd i mörkret, flexibel, metall
Choklad!!
Billig!! PLA 300: - / kg (modeller väger 1-80 gram).

33 of 74

Structur3D Printing - Discov3ry Extruder

34 of 74

Materialbesparingar - Additiv tillverkning

Mycket litet material slösas bort.�
Ihåliga delar

10-30% infill, 20% infill är "fast"
Jämför med 100% vid gjutning eller formsprutning�

Rolls Royce: 6 ton flygplansmotor till 1 ton

36 of 74

EADS/Airbus gångjärn 3D-printed 2011

50% vikt

37 of 74

Modeller Online > 100K

38 of 74

Jewelry - Nervous system

39 of 74

Matematisk konst - Virtox

43 of 74

Reflektioner FDM

Lång tid att skriva ut - timmar

Ingen uppmärksamhet krävs vid utskrift

Vissa "hands on" behövs

varierar med typ av skrivare

Misslyckade utskrifter
Särskild vård av material - håll dem fräscha
Inte så lätt att skapa nya modeller

3D-skanning

45 of 74

Kopiera objekt med kamera

46 of 74

Kopiering i konst

48 of 74

Olika märken som vi testat

Ultimaker - PLA, Translucent, FlexPLA, ABS
ColorFabb - PLA/PLH
Faberdashery - PLA/PLH (solid, UV, glow)
TwoBears - BioPLA
Taulman - T-glass, Nylon
Fenner - NinjaFlex
Orbi-Tech - LayWoo D3, Laybrick

49 of 74

PLA

Enkel att skriva ut med
Utskriftskvaliteten varierar mellan färger
200-220 grader temperatur
Luktfri
Polylactid, stärkelse ( sockerrör, tapioka)

50 of 74

ABS

260 grader
"Dålig" lukt beror på temperaturen
Hållbarare utskrifter
Behöver uppvärmd bäddsoffa
Färre färger
Får ej printas på Luleå Makerspace!

51 of 74

Transparent PLA

Samma egenskaper som PLA

52 of 74

PLA/PHA kombinationer

PHA (polyhydroxialkanoat), biopolyester
Liksom PLA, 100% biologiskt nedbrytbar.
Ska vara starkare
Mer flexibel i filamentform�
ColorFabb och Fabberdashery

53 of 74

ColorFabb

PLA/PHA
~300SEK / 750g

54 of 74

Faberdashery

PLA / PHA
Mycket fina färger
Säljs inte på rullar - jobbig hantering
Säljs per meter

Några färger på rullar numer...

55 of 74

ColorFabb Brons och annan metall

4 gånger högre densitet
80% metall�
Stål, koppar, med flera �
OBS får inte printas i vanliga skrivarhuvuden. Sliter!

56 of 74

Trä-filament, kork...

40% träfibrer
Svårt att skriva ut
Ger "årsringer" med �variation i temperaturen

57 of 74

ColorFabb woodFill Fine

30% wood fibres

58 of 74

ColorFabb XT-COPOLYESTER

PETG
FDA-livsmedelsgodkänd, BPA fri

MEN skrivare inte godkända
Metall följer med

"Extra stark"

60 of 74

Dual-printning

61 of 74

Dual-printning med stödmaterial - PVA

62 of 74

Andra material

HIPS - Löslig i citronsyra
TPE - flexibel som gummi
PVA - kallvattenlöslig
smartABS - bättre lagerbindning än ABS
PC / Bendley - "oföränderlig", klar
NGEN
NGEN Flex

63 of 74

Materialkällor

Fossil vs Biologisk,

Biopolymer vs "resten"

Källa till biologiskt material?

En del av livsmedelskedjan?

Lignin verkar vara framtiden

Risstjälkar som inte kan brännas i Kina

1600USD per ton (3200USD per ton för ABS)

egenskaper? väldigt nytt ...

64 of 74

Återanvända plast

Inte ett alternativ i hemmet idag ...
Fabberdashery säger att de kommer att göra det i framtiden och du kan skicka avfall till dem (har inte hänt sedan 2013) �
Rengöring -> Strimling -> Extrudering
Hem-extruder för att göra filament kanske kommer

65 of 74

Filament tjocklek

1,75 mm vs. 2,85 mm

Både vanliga och

Producenterna måste producera båda idag

Och till och med 3 mm i vissa fall ...

66 of 74