Mis on 3D-printimine ja kuidas seda tehakse?

3D-printimine ehk kolmemõõtmeline printimine on protsess, milles digitaalne mudel prinditakse 3D-printeri abil füüsiliseks objektiks. Tehnoloogiaid, kuidas 3D-printerid töötavad, on erinevaid. Samuti on võimalik 3D-printida ka erinevatest materjalidest. Kuigi tänaseks on kõige populaarsem FDM-tehnoloogia, siis esimene 3D-printer töötas stereolitograafia meetodil, mille leiutas ameeriklane Charles Hull. Mis on 3D-printimine, kuidas seda tehakse ja milleks seda vaja on – nendele küsimustele vastuste leidmisest võiks igaühe 3D-teekond alata.

Plast või plastmass on meid kõikjal ümbritsev tehismaterjal. Kuna plast on odav ja kergesti töödeldav leiab see laialdast kasutust alustades ehitusmaterjalidest lõpetades mänguasjadega. Plastist valmistatakse ka filamenti, mis on peamine 3D-printimismaterjal.  

Tavaline plastist mänguasi valmib tehastes, kus sulanud plast valatakse stantsitud vormidesse. Pärast tahkumist töödeldakse ja lõppviimistletakse detaile vastavalt vajadusele ja mänguasi pannakse kokku. Sellisel viisil valmib tehastes päevas tuhandeid plasttooteid. Kuna metallist vormi tegemine, millesse sulanud plast tahkuma valatakse, on kallis, tuleb kasumi teenimiseks ühte vormi kasutada võimalikult palju. Seda nimetatakse masstootmiseks. Kas vormidesse valatud plasttooted kunagi päriselt ka lõpptarbija leidavad, see jääb hea turunduse ja juhuse hooleks.

3D-printimisel, mis kasutab samuti peamise toormaterjalina plasti (on ka teisi printimismaterjale), valmib lõpp-produkt teistmoodi. 3D-printimise eelis masstootmise ees on võimalus toota esemeid parasjagu nii palju kui vaja, kuid ühe (mängu)asja tegemiseks kulub rohkem aega kui tuhandeid samalaadseid tooteid valmistavas tehases. 3D-printer „ehitab“ kuumast filamendist lõpptoodet kiht-kihi haaval, oodates eelmise kihi tahkumist enne kui uus peale kantakse. Suurim 3D-printimise eelis tehaste ees on paindlikkus. Kui tehases on liinide töö seismajätmine väga kallis, tuleb tulu saamisel arvestada, et valmis toodete hind ei muutuks ostjale liiga kalliks. Odavaid asju saab nii väga palju. 3D-printerit ei pea erinevalt tehase liinidest hoidma kogu aeg töös, vaid seda kasutada siis kui vaja.

3D-printimise erinevad tehnoloogiad

FDM (ingl k Fused Deposition Modeling) on levinuim 3D-printimise tehnoloogia. Eesti keeles võiks seda nimetada ka sulatuse kihiti vormimiseks, sest printimisel suunatakse filament läbi kuuma prindipea, mille kaudu sulatatud plast kantakse printimisalusele. Kui sulanud filamendikiht tahkub kantakse sellele järgmine kiht ja nii kuni soovitud ese on valmis. FDM-printimine on kõige populaarsem 3D-printimise tehnoloogia, sest seda tüüpi printerid on ühed taskukohaseimad alustavale 3D-huvilisele. Piisavalt täpse käega inimesed saavad FDM-printimist teha ka 3D-pliiatsiga. Ruumiku e-poes on FDM-printimiseks lai valik erinevaid filamente.

SLA ehk stereolitograafia on tehnoloogia, kus vedelat materjali (resin/vaik) valgustatakse kas laseri või projektoriga. Valgustamise tulemusena vedel materjal tahkub ja sellest valmistatakse kiht-kihi haaval ese. Kuna vedelik tahkub valguse jõul, on SLA printerites kasutatavad materjalid UV-kartlikud ja printerid ning materjalid on kaitstud UV-valguse eest. Selle tõttu on SLA-printimise protsessi raskem jälgida.

Ruumiku e-poes on müügil SLA-printeritele sobilikud kvaliteetsed materjalid, lähemalt saad nendega tutvuda SIIN

SLS ehk laserpaagutamine kasutab printimisobjekti valmistamiseks laserit ja pulbrit. Ese valmistatakse pulbrist, mida printer laseriga „tulistab“ ehk paagutab, et moodustada kiht. Sedasi kiht-kihi haaval valmib pulbrist soovitud ese. Paagutamata pulbrit saab uuesti kasutada järgmisel printimisel.

EBM ehk elektronkiirega sulatamine on metallidele mõeldud tehnoloogia. EBM-printimisel kasutatakse metallpulbrit, mis sulatatakse elektronkiirega kiht-kihi haaval esemeks. Elektronkiired suudavad vajadusel sulatada ka titaaniumi ja seetõttu on EMB-printimisega võimalik valmistada väga tugevaid metallesemeid.

MJF (ingl k Multi Jet Fusion) on pulberpõhine 3D-printimistehnoloogia, mida eesti keelde tõlkides võiks kutsuda mitme joaga kokkusulatamine. Tegu on justkui paberi printeriga, kus kasutatakse „tinti“ ehk vedelikku, aga seda kolmemõõtmeliste esemete jaoks. Tehnoloogia on sarnane EBM- või SLS-tehnoloogiaga, sest eseme valmistamiseks kasutatakse samuti pulbrit. Erinevus on aga selles, et laseri või elektronkiire asemel kasutatakse vedelat sideainet, mida piserdatakse kiht-kihi haaval ning kuumuse ja keemiliste reaktsioonide tulemusel sulanduvad materjalid kokku. 

A3D-printimiste tehnoloogiad on pidevas arengus vastavalt sellele, milliseid probleeme ja ülesandeid nendega proovitakse lahendada ja millist materjali proovitakse printimisega esemeteks teha. Peamiselt kasutatakse 3D-printimist erinevates valdkondades prototüüpimiseks, alustades arheoloogiast ja lõpetades kriminoloogiaga. 3D-printimisel on peamine materjal veel plast, aga palju kasutatakse ka metalli või savi. Samuti on olemas juba tsemendist maju printivad seadmed ja meditsiinis kasutusel olevad organeid printivad 3D-printerid. Kindlasti on lähemas ja kaugemas tulevikus oodata väga põnevaid uusi materjale ja 3D-printerite kasutuselevõttu aina rohkemates tegevusvaldkondades.