Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów
Ważniejsze oznaczenia
ap - głębokość skrawania (dosuw)
A - amplituda drgań, absorpcyjność obrabianego materiału, stała w równaniu J-C
B - szerokość warstwy skrawanej (nominalna), indukcja magnetyczna
c - ciepło właściwe
C - ciepło właściwe objętościowe
CH - koncentracja objętościowa wodoru
d - średnica drutu w obróbce WEDM
ec - energia właściwa skrawania
E - energia skrawania (całkowita), moduł Younga, suma spadków potencjału w warstwach przyelektrodowych
Echem - energia chemiczna
Emech - energia mechaniczna
Eterm - energia termiczna
fz - posuw na ostrze
Fc - siła skrawania
Ff - siła posuwowa
Fp - siła odporowa
h - grubość warstwy skrawanej, współczynnik naturalnej konwekcji ciepła
hch (hw) - grubość wióra
hgr - graniczna grubość warstwy skrawanej
hig - ciepło sublimacji
hmin - minimalna grubość warstwy skrawanej
Ip - amplituda natężenia prądu
k - przewodność cieplna obrabianego materiału
kc - opór właściwy skrawania powierzchniowy
kh - współczynnik zgrubienia wióra
kv - objętościowy równoważnik elektrochemiczny materiału przedmiotu obrabianego
Kj - całkowity koszt jednostkowy
Kjmin - minimalny koszt jednostkowy
Kjn - koszt jednostkowy narzędzia
Km - koszt maszynowy
Knp - koszty nieprodukcyjne (stałe)
Kwn - koszt wymiany narzędzia
m - masa
- masowe natężenie przepływu w obróbce AWJM
n - prędkość obrotowa wrzeciona
p - ciśnienie cieczy
pc - moc skrawania właściwa
pn - ciśnienie pary nasyconej elektrolitu w danych warunkach przepływu
Pc - moc skrawania
Psh - płaszczyzna poślizgu
qw, qn, qm - strumienie cieplne wnikające w wiór, narzędzie i materiał obrabiany (w skrawaniu)
qt, qs, qp, qw, qccs - całkowity strumień ciepła i część strumienia ciepła przepływającego do ściernicy, przedmiotu, wiórów i do cieczy chłodzącej (szlifowanie)
Q - ciepło skrawania, strumień ciepła
Qa - ciepło unoszone do atmosfery otoczenia
Qo, Qt, Qww - ciepło odkształceń plastycznych, tarcia i odkształceń poniżej linii skrawania
Qv - objętościowa wydajność skrawania
Qw, Qn, Qm - ciepło przejmowane przez wiór, narzędzie, materiał obrabiany
rn (r?) - promień zaokrąglenia krawędzi skrawającej
r? - promień naroża
Ra - średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości
Ro - promień skoncentrowanej wiązki lasera
Rmax - maksymalna wysokość nierówności
Rmr(c) - udział materiałowy profilu
Rsm - średnia szerokość rowków elementów profilu
Rt - całkowita wysokość profilu
Rz - największa wysokość profilu
S - odporność elektroerozyjna
S0 - grubość szczeliny w obróbce ECM
t - czas
ti - czas impulsu
tj - czas jednostkowy
tjmin - minimalny koszt jednostkowy
tm, tn - czas maszynowy, niemaszynowy
T - temperatura
Tc - temperatura ostrza
Tt (Tmelt) - temperatura topnienia
u - prędkość skanowania wiązki lasera
vc - prędkość skrawania
vf - prędkość dosuwu elektrody roboczej w obróbce ECM
vw - prędkość wody
VBB - średnia szerokość pasma zużycia powierzchni przyłożenia
Vw - wydajność objętościowa obróbki
Wp - wydajność produkcji
? - liniowy współczynnik rozszerzalności, kąt zarysu, współczynnik dyfuzyjności
?o - kąt przyłożenia ortogonalny
?o - kąt ostrza ortogonalny (główny)
? - odkształcenie postaciowe
?ef - efektywny, rzeczywisty kąt natarcia
?o - kąt natarcia ortogonalny
? - odkształcenie liniowe
? - współczynnik przewodności cieplnej
? - liczba Poissona
? - gęstość materiału, promień zaokrąglenia ziarna ściernego
?w - gęstość wody
? - naprężenie własne
?eq - naprężenie zastępcze w modelu J-C
? - kąt poślizgu
Skróty
1D jednowymiarowy (układ liniowy)
2D dwuwymiarowy (układ)
3D trójwymiarowy (układ), drukowanie (kształtowanie przyrostowe)
AAEM (abrasive-assisted electrochemical machining) obróbka elektrochemiczna wspomagana ściernie
AECM (abrasive electrochemical machining) obróbka elektrochemiczna wspomagana ściernie
AECS (abrasive electrochemical smoothing) wygładzanie elektrochemiczno-ścierne
ADL (aerosol dry lubrication) połączenie minimalnego smarowania (MQL) z dodatkowym chłodzeniem LCO2
AEDM (abrasive electrodischarge machining) obróbka elektroerozyjna wspomagana ściernie
AFM (abrasive flow machining) obróbka przetłoczno-ścierna
AI (artificial intelligence) sztuczna inteligencja
AJM (abrasive jet machining) obróbka strumieniem ścierniwa, obróbka aerościerna
AM (additive manufacturing) obróbka przyrostowa (addytywna)
ANNs (artificial neural networks) sztuczne sieci neuronowe
ASJM (abrasive slurry jet machining) obróbka strumieniowo-ścierna
AWEDM (abrasive wire electrodischarge machining) wycinanie ścierno-erozyjne
AWJM (abrasive water jet machining) obróbka strumieniem wodno-ściernym
CAD (computer aided design) wspomagane komputerowo projektowanie
CAM (computer aided manufacturing) wspomagane komputerowo wytwarzanie
CBN regularny azotek boru (RBN)
CCS ciecz chłodząco-smarująca
CDR (cryogenic deep rolling) kriogeniczne nagniatanie umacniające
CHAZ (chemical-affected zone) strefa wpływów chemicznych
CHM (chemical machining) obróbka chemiczna
CIRP (franc. College International pour la Recherche en Productique) Międzynarodowa Akademia Inżynierii Produkcji
CNC (computer numerical control) sterowanie numeryczne komputerowe
CT (conventional turning) toczenie konwencjonalne
D (drilling) wiercenie
DC (direct current) prąd stały
DED (direct energy deposition) nakładanie materiału z bezpośrednim oddziaływaniem energią
DMD (direct metal deposition) bezpośrednie nanoszenie metalu
DMLS (direct metal laser sintering) laserowe spiekanie proszków metalowych
DMP (direct metal printing) bezpośredni druk stopionym metalem
EBM (electron beam machining, electron beam melting) stapianie materiału wiązką elektronów
ECAG (electrochemical abrasive grinding) szlifowanie ścierno-elektrochemiczne
ECD (electrochemical deburring) gratowanie elektrochemiczne
ECDM (electro-chemical-discharge machining) obróbka elektrochemiczno-elektroerozyjna
ECG (electrochemical grinding) szlifowanie elektrochemiczne
ECJM (electrochemical jet machining) strumieniowa obróbka elektrochemiczna
ECM (electrochemical machining) obróbka elektrochemiczna
ECSM (electrochemical spark machining) elektrochemiczna obróbka elektroiskrowa
EDAG (electrodischarge abrasive grinding) szlifowanie ścierno-erozyjne
EDM (electrodischarge machining) obróbka elektroerozyjna
EM (emulssion) emulsja olejowa
ESJM (electrochemical slurry jet machining) elektrochemicznie wspomagana obróbka strumieniowo-ścierna
FAM (fluid assisted machining) obróbka wspomagana mediami ciekłymi
FDM (fused deposition modelling) metoda nakładania przez wyciskanie uplastycznionego materiału
FIBM (fine ion beam machining) obróbka skoncentrowanym strumieniem jonów
FL (fuzzy logic) logika rozmyta
G (grinding) szlifowanie
GH (grind hardening) utwardzanie przez szlifowanie
HAZ (heat-affected zone) strefa wpływu cieplnego
HB twardość w skali Brinella
HM twardość w skali Martensa
HM (hard machining) obróbka na twardo
HP hybrydowy proces produkcji
HPC (high pressure cooling) obróbka ze wspomaganiem cieczą pod ciśnieniem (obróbka wysokowydajna)
HPJAM (high pressure jet assistant machining) skrawanie wspomagane wysokociśnieniowym strumieniem cieczy obróbkowej
HPWJAM (high pressure water JAM) skrawanie wspomagane wysokociśnieniowym strumieniem wody
HRC twardość wg Rockwella w skali C
HSC (high speed cutting) skrawanie z dużą prędkością
HSM (high speed machining) obróbka z dużą prędkością
IAM (induction assisted machining) obróbka z nagrzewaniem indukcyjnym
IBM (ion beam machining) obróbka jonowa
IEG (inter-electrode gap) szczelina międzyelektrodowa
IJM (ice jet machining) obróbka strumieniem cząstek lodu
IR (infrared radiation) promieniowanie podczerwone
LAECM (laser assisted ECM) laserowo wspomagana obróbka elektrochemiczna
LAEDM (laser assisted EDM) laserowo wspomagana obróbka elektroerozyjna
LAG (laser assisted grinding) laserowo wspomagane szlifowanie
LAJECM (laser assisted jet electrochemical machining) laserowo wspomagana obróbka strumieniowo-elektrochemiczna
LAM (laser assisted machining) obróbka wspomagana laserem, (laser additive manufacturing) laserowe wytwarzanie przyrostowe
LAMG (laser assisted micro-grinding) laserowo wspomagane mikroszlifowanie
LAMILL (laser assisted milling) laserowo wspomagane frezowanie
LAT (laser assisted turning) laserowo wspomagane toczenie
LBDW (laser beam deposition welding) napawanie materiału laserem
LBM (laser beam machining) obróbka laserowa
LCA (life cycle assessment) ocena długości życia wyrobu
LCO2 zmrożony dwutlenek węgla
LDT (laser deposition technology) technologia laserowego nakładania materiału
LMD (laser metal deposition) laserowe nanoszenie metalu
LN2 kriogeniczny azot
LRT (laser repair technology) laserowa technologia napraw
LS (laser scanning)skanowanie laserowe
MAM (media assisted machining) obróbka wspomagana mediami ciekłymi i gazowymi
MDM (multi-nozzle deposition manufacturing) laserowe osadzanie materiału w wyniku napawania
MECM (mechano-eletrochemical machining) obróbka mechano-elektrochemiczna
MEMS (micro-electro-mechanical system) mikrosystem elektromechaniczny
MES(FEM) (finite element method) metoda elementów skończonych
MF (magnetic field) pole magnetyczne
MFAECM (magnetic field assisted ECM) obróbka elektrochemiczna wspomagana polem magnetycznym
MFAEDM (magnetic field assisted EDM) obróbka elektroerozyjna wspomagana polem magnetycznym
M(MILL) (milling) frezowanie
MMCs (metal matrix composites) kompozyty na osnowie metalowej
MPECM (mixed powder electrochemical machining) obróbka ECM wspomagana strumieniem elektrolitu i ziaren ściernych
MQC (minimum quantity cooling) obróbka ze zminimalizowanym chłodzeniem
MQCL (minimum quantity cooling lubrication) obróbka ze zminimalizowanym chłodzeniem i smarowaniem
MQL (minimum quantity lubrication) obróbka ze zminimalizowanym smarowaniem
MRR (material removal rate) wydajność obróbki (szybkość usuwania naddatku)
MRS metoda różnic skończonych
NEMS (nano-electro-mechanical system) nanosystem elektromechaniczny
NW naprężenia własne
OUPN układ obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie
PAM (plasma arc machining, plasma assisted machining) obróbka wspomagana (łukiem plazmowym) plazmą
PBF (powder bed fusion) technika złoża proszku metalu
PBM (plasma beam machining) obróbka plazmowa
PCBN polikrystaliczny azotek boru
PCD polikrystaliczny diament
PCM (photochemical machining) obróbka fotochemiczna
PECM (pulsed ECM) pulsacyjna obróbka ECM
PFB (powder bed fusion) wytwarzanie proszkowe na platformie/złożu
PLP (pulsed laser plasma) laser pulsacyjny
PMEDM (powder-mixed electrical discharge machining) obróbka EDM wspomagana mieszaniną dielektryka z proszkiem
PMMA polymetakrylan metylu
POM (precision optical manufacturing) precyzyjna produkcja optyczna
RAG (rotating abrasive grinding) szlifowanie obrotowe narzędziem z nasypem z PCD
RP (rapid prototyping) szybkie prototypowanie
RUAG (rotary ultrasonic assisted grinding) szlifowanie obrotowe wspomagane US
RUM (rotary ultrasonic machining) rotacyjna obróbka ultradźwiękowa
SACE (spark-assisted chemical engrawing) grawerowanie chemiczne wspomagane elektroiskrowo
SAZ (stress-affected zone) strefa zalegania naprężeń własnych
SEDCM (simultaneous micro-EDM and micro-ECM milling) równoczesna obróbka mikro-EDM i mikro-ECM
SEM (scanning electron microscopy) mikroskopia skaningowa
SGP struktura geometryczna powierzchni
SLA (stereolithography) metoda stereolitografii
SLM (selective laser melting) selektywne stapianie laserem
SLS (selective laser sintering) selektywne spiekanie laserowe
SM (subtractive machining ) obróbka ubytkowa (subtraktywana)
SP (sustainable production) zrównoważone wytwarzanie
SPHB (split Hopkinson's pressure bar) urządzenie stosujące technikę pręta Hopkinsona
T (turning) toczenie
TAM (thermally assisted machining) obróbka wspomagana termicznie
TWS (tool-workpiece separation) oddzielenie ostrza od przedmiotu w obróbce UAMILL
TWW technologiczna warstwa wierzchnia
UAD wiercenie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi (USAD)
UAM obróbka ze wspomaganiem drgań ultradźwiękowych (USAM)
UAMILL (ultrasonic assisted milling) frezowanie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi
UAT toczenie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi (USAT)
US (ultrasonic) drgania ultradźwiękowe
USAD (ultrasonic assisted drilling) wiercenie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi
USAG (ultrasonic assisted grinding) szlifowanie wspomagane drganiami ultradźwiekowymi
USAM (ultrasonic assisted machining) obróbka wspomagana drganiami ultradźwiękowymi
USAT (ultrasonic assisted turning) toczenie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi
USECM (ultrasonic ECM) obróbka ECM wspomagana drganiami ultradźwiękowymi
USEDM (ultrasonic EDM) obróbka EDM wspomagana drganiami ultradźwiękowymi
USG (ultrasonic grinding) szlifowanie wspomagane drganiami ultradźwiękowymi
USM (ultrasonic machining) obróbka ultradźwiękowa
UV (ultraviolet) promieniowanie ultrafioletowe (nadfioletowe)
VAM (vibration assisted machining) obróbka ze wspomaganiem drgań
VAMILL (vibration assisted milling) frezowanie ze wspomaganiem drgań
WECDM (wire electrochemical discharge machining) wycinanie elektroerozyjne
WJM (water jet machining) obróbka strumieniem wody
WSACE (wire spark assisted chemical engraving) wycinanie chemiczne wspomagane elektroiskrowo
WW warstwa wierzchnia
Rozdział 1. Ogólna charakterystyka procesów kształtowania materiałów
1.1.Klasyfikacja procesów obróbki ubytkowej
Obróbka ubytkowa jest jedną z pięciu podstawowych grup ogółu technologii wytwórczych przedstawionych na rys 1.1. Obejmują one procesy łączenia, rozdzielania oraz kształtowania ubytkowego (subtraktywnego), bezubytkowego (przetwórczego, transformatywnego) i przyrostowego (addytywnego) [1.1, 1.2]. Podział ten zaproponowano w związku z widocznym w ostatnich latach intensywnym rozwojem hybrydowych procesów wytwórczych. W literaturze poświęconej obróbce ubytkowej stosowany jest zwykle podział na obróbkę skrawaniem (konwencjonalną) i erozyjną (niekonwencjonalną). Jak wynika z rys. 1.1, ale również z rzeczywistego stanu przemysłu wytwórczego, istotnego znaczenia nabierają procesy kształtowania przyrostowego, które ograniczają, a w wielu przypadkach eliminują, konwencjonalne procesy ubytkowe i bezubytkowe.
Podstawowe techniki wytwarzania stosowane obecnie do kształtowania elementów maszyn i urządzeń technicznych to kształtowanie bezubytkowe, do którego zalicza się odlewanie i obróbkę plastyczną, oraz obróbka ubytkowa. Podział obróbki ubytkowej przedstawiono na rys. 1.2, a obejmuje ona procesy sklasyfikowane w tab. 1.1. Redukcja masy półfabrykatu może zasadniczo następować z wykorzystaniem energii mechanicznej, termicznej i chemicznej, chociaż coraz częściej łączy się oddziaływanie dwóch lub więcej rodzajów energii, jak w przypadku obróbki hybrydowej.
Należy podkreślić, że hybrydyzacja procesów wytwórczych, w tym procesu obróbki ubytkowej, odgrywa obecnie dużą rolę w osiąganiu wysokiego poziomu innowacyjności wytwarzania przez zamierzony rozwój stosowanych procesów wytwarzania, gdyż stwarza duże, dodatkowe, możliwości w ich usprawnianiu i optymalizacji.
W tabeli 1.1 zestawiono procesy obróbki ubytkowej stosowane na skalę przemysłową, które mogą podlegać dalszej hybrydyzacji według różnych koncepcji (patrz tab. 1.2 w podrozdz. 1.2). Procesy te - konwencjonalne i niekonwencjonalne, wykorzystujące różne źródła energii (mechaniczną, termiczną, chemiczną i elektrochemiczną), można integrować w bardziej wydajne i efektywne procesy hybrydowe wykorzystujące dwa (lub więcej) źródła energii lub różne mechanizmy usuwania materiału naddatku obróbkowego.
Tabela 1.1. Klasyfikacja zaawansowanych procesów obróbki ubytkowej ze względu na wykorzystaną do usuwania materiału energię z podaniem źródła energii, narzędzia, medium transferu energii i wytworzony mechanizm usuwania materiału [1.3, 1.4]
Rodzaj energii
Rodzaj procesu
Źródło energii
Narzędzie
Medium przenoszące
Mechanizm usuwania materiału
Mechaniczna
USM
drgania ultradźwiękowe
sonotroda
zawiesina ścierna
erozja i/lub ścieranie
AJM
ciśnienie pneumatyczne
strumień ścierny
powietrze
WJM
ciśnienie hydrauliczne
struga wody
powietrze
AWJM
ciśnienie hydrauliczne
struga wodno-ścierna
powietrze
IJM
ciśnienie hydrauliczne
strumień cząstek lodu
powietrze
AFM
ciśnienie hydrauliczne
zawiesina ścierna
zawiesina
Chemiczna
CHM
składnik korozyjny
maska
odczynnik trawiący
roztwarzanie chemiczne
Elektro- chemiczna
ECM
prąd o dużym natężeniu
elektroda
elektrolit
roztwarzanie anodowe przez ruch jonów
Termiczna
EDM
prąd o dużym natężeniu
elektroda
dielektryk
topienie i odparowanie
EBM
zjonizowany materiał
strumień elektronów
próżnia
IBM
zjonizowany materiał
strumień jonów
atmosfera
LBM
wzmocniony strumień świetlny
wiązka laserowa
powietrze/ atmosfera o specjalnym składzie
PBM
zjonizowany materiał
strumień plazmy
plazma
Legenda: AFM - (abrasive flow machining) obróbka przetłoczno-ścierna, AJM - (abrasive jet machining) obróbka aerościerna, AWJM - (abrasive water jet machining) obróbka strumieniem wodno-ściernym, CHM - (chemical machining) obróbka chemiczna, EBM - (electron beam machining) stapianie materiału wiązką elektronów, ECM - (elektrochemical machining) obróbka elektrochemiczna, EDM - (electrodischarge machining) obróbka elektroerozyjna, IBM - (ion beam machining) obróbka jonowa, IJM - (ice jet machining) obróbka strumieniem cząstek lodu, LBM - (laser beam machining) obróbka laserowa, PBM - (plasma beam machining) obróbka plazmowa, USM - (ultrasonic machining) obróbka ultradźwiękowa, WJM - (water jet machining) obróbka strumieniem wody.
Rys. 1.1. Podział procesów wytwórczych na grupy [1.1, 1.2]
Rys. 1.2. Podział procesów obróbki ubytkowej/subtraktywnej [1.1]
1.2.Klasyfikacja procesów obróbki przyrostowej
Techniki przyrostowe, zwane popularnie drukiem 3D (3D printing), dzieli się zwykle ze względu na postać użytego materiału (budulca) oraz sposób jego łączenia i podawania [1.5]. W przypadku kryterium materiałowego (rys. 1.1) ważne jest, czy materiał został użyty jako lity lub w formie proszku, jak również jako ciecz, czyli w formie płynnej bądź półpłynnej. Jak można zauważyć na rys. 1.3, w zależności od postaci materiału wyjściowego stosuje się różne techniki łączenia, w tym spiekanie, topienie i klejenie. Klasyfikację opartą na trzech metodach nakładania warstw materiału, tj. przez sklejanie warstw, formowanie na platformie i nanoszenie, przedstawiono na rys. 1.4.
Rys. 1.3. Podział metod wytwarzania przyrostowego ze względu na postać zastosowanego materiału i sposób łączenia [1.6]
Rys. 1.4. Podział metod wytwarzania przyrostowego ze względu na sposób nakładania materiału [1.7]
W przypadku uwzględnienia sposobu podawania materiału jako podstawowego kryterium (rys. 1.5) można wyróżnić kształtowanie z użyciem platformy wypełnionej proszkiem, zwaną wg klasyfikacji ASTM International techniką złoża proszku metalu (PBF - powder bed fusion), oraz bezpośrednie nanoszenie punktowe (direct deposition), które stosuje się w procesach spiekania, topienia i napawania. Należy dodać, że American Society for Testing and Materials (ASTM) group "ASTM F42 - Additive Manufacturing" klasyfikuje procesy addytywne w 7 grupach (Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, 2012). Ich akronimy i praktyczne nazwy zestawiono w tab. 1.2.
Rys. 1.5. Klasyfikacja metod przyrostowych wytwarzania elementów metalowych opartych na sposobie: A - podawania materiału, B - łączenia, C - stosowane akronimy [1.10]
Tabela 1.2. Klasyfikacja metod AM wg ASTM i ich komercyjne odmiany [1.6, 1.8, 1.9]
Grupa procesów AM
Typowe nazwy komercyjne
Vat Photopolymerization
Stereolithography, Digital Light Processing, Solid Ground Curing, Projection Stereolithography
Powder Bed Fusion
Electron Beam Melting, Electron Beam Additive Manufacturing, Selective Laser Sintering, Selective Heat Sintering, Direct Metal Laser Sintering, Selective Laser Melting, Laser Beam Melting
Direct Energy Deposition
Laser Metal Deposition, Direct Metal Deposition, Direct Laser Deposition, Laser Engineered Net Shaping, Electron-Beam Freeform Fabrication, Weld-based Additive Manufacturing
Binder Jetting
Powder Bed and Inkjet Head, Plaster-based 3D Printing
Material Extrusion
Fused Deposition Modelling, Fused Filament Fabrication
Material Jetting
Multi-Jet Modelling
Sheet Lamination
Laminated Object Manufacturing, Ultrasonic Consolidation
Zaletą użycia równomiernie rozłożonego proszku na platformie roboczej jest brak konieczności wcześniejszego wytworzenia wsporników. W technologii złoża proszku metalu wykorzystuje się iterbowy laser światłowodowy o dużej mocy do stapiania drobnoziarnistych proszków metali w celu formowania użytecznych, trójwymiarowych części. Często nazywana jest metodą topienia warstwowego, technologią wytwarzania przyrostowego przy użyciu metalu, drukowania 3D przy użyciu metalu, stapiania laserowego lub wytwarzania przyrostowego przy użyciu metalu. Proces produkcji wykorzystuje przekroje 2D modelu 3D CAD. Każdemu przekrojowi modelu CAD odpowiada cienka warstwa drobnego proszku metalu osadzona na powierzchni roboczej; następnie wybrane obszary proszku są precyzyjnie stapiane laserem. Ten proces powtarza się aż do zakończenia wytwarzania przedmiotu, warstwa po warstwie. W systemach wytwarzania przyrostowego można stosować wiele materiałów metalowych, na przykład stop tytanu Ti6Al4V, stopy kobaltu, chromu, stal nierdzewną, stopy niklu Inconel 625, Inconel 718 oraz stop aluminium AlSi10Mg.
Zgodnie z przyjętymi kryteriami klasyfikacji można wyróżnić następujące metody wytwarzania przyrostowego o szerszym znaczeniu praktycznym[1.5, 1.9-1.12]:
SLS (
selective laser sintering), czyli selektywne spiekanie laserowe proszków różnych materiałów metalowych; cząsteczki proszku są łączone wskutek ich nadtapiania, co skutkuje zwiększeniem porowatości wytworzonych elementów, SLM (
selective laser melting), czyli selektywne stapianie laserem proszków metali; występuje pełne przetopienie materiału, co eliminuje występowanie porów, DMP (
direct metal printing), czyli bezpośredni druk stopionym metalem; jest znakiem firmy 3D Systems, DLMS (
direct metal laser sintering), czyli bezpośrednie spiekanie proszków metali laserem; metoda jest podobna do metody SLS, ale stosuje się ją do wytwarzania części z mieszaniny różnych proszków, BJ (
binder jetting), czyli strumieniowe natryskiwanie lepiszczem cząsteczek proszku, NPJ (
nanoparticle jetting), czyli strumieniowe natryskiwanie mieszaniny nanocząsteczek materiału i ciekłego nośnika, która osadza się w postaci kropelek; redukuje się grubość pojedynczej warstwy do 2 ?m; zostało opatentowane przez firmę Xjet, EBM (
electron beam melting), czyli stapianie materiału wiązką elektronów w komorze próżniowej, EBAM (
electron beam additive manufacturing) zbliżone do metody EBM, ale materiał podawany jest w formie drutu, EBF3 (
electron-beam freeform fabrication) stosowane przez NASA do wytwarzania modeli 3D przez stapianie wiązką elektronów w warunkach braku grawitacji, LC (
laser cladding) jest oparte na technice napawania laserowego; materiał podawany jest punktowo w postaci proszku/drutu, a następnie spiekany lub stapiany laserem; jest to jedna z podstawowych metod AM stosowanych w hybrydowych technikach typu AM+CNC, w tym napraw; stanowi właściwie rodzinę różnych technik, takich jak LMD, LENS, DMD i LDMD (zostaną one szerzej opisane w rozdz. 10), LDW (
laser deposition welding) nazywane laserowym osadzaniem materiału przez spawanie; technika stosowana na szerszą skalę do napraw lub dodawania dodatkowych elementów zarysu przez firmę DMG Mori, LMD (
laser metal deposition) polega na laserowym osadzaniu materiału w wyniku napawania proszkiem ( LMD-p) lub drutem (LMD-w), LENS (
laser engineering net shaping) jest odmianą metody LC stosowaną do finalnego napawania laserowego części; metoda opracowana przez firmę Sandia Corporation, DMD (
direct metal depostion), co oznacza bezpośrednie nakładanie/osadzanie materiału, jest również jedną z odmian rodziny metod typu LC.
Niewątpliwie najczęściej stosowana w przemyśle, a także najprostsza i najtańsza metoda to FDM (fused deposition modeling), która polega na nakładaniu kolejnych warstw roztopionego tworzywa termoplastycznego. Metoda umożliwia wykonywanie modeli o różnych właściwościach ze względu na stosowanie różnych materiałów, w tym ABS, PLA, PC, Nylonu, TPU i bardziej egzotycznych kompozytów na bazie włókna szklanego, węglowego czy domieszki pyłu drewnianego. Sprawdza się ona przede wszystkim w szybkiej produkcji pojedynczych części, dlatego konstruktorzy często wykorzystują ją do oceny projektów. Wytworzone elementy mają jednak małą wytrzymałość, ze względu na niekorzystną, warstwową strukturę wewnętrzną.
Kolejna grupa obejmuje metody z zastosowaniem żywic światłoczułych, m.in. SLA (stereolithography), DLP (direct light processing), CDLP (continuous DLP). Polegają one na utwardzaniu żywic różnym rodzajem światła, a znajdują zastosowanie w przemyśle i coraz częściej w amatorskim druku 3D. Dzięki wysokiej rozdzielczości pozwalają na wytworzenie niewielkich i dokładnych modeli o wysokiej jakości powierzchni, a także dużej różnorodności uzyskanych właściwości.
Do technologii przyrostowych zalicza się też spiekanie proszków, a więc grupę metod: SLS (selective laser sintering), SLM/DMLS (selective laser melting/direct metal laser sintering) i EBM (electron beam melting). Polegają one na spiekaniu kolejnych warstw proszku materiału skupioną wiązką energii (elektronów/lasera). W tych procesach stosowane są wytrzymałe materiały polimerowe (np. poliamidy, TPU), kompozytowe (np. PA+GF) i metaliczne (różne mieszaniny proszków metali, np. stale nierdzewne, tytan, aluminium). Ważną zaletą jest to, że nie wymagają one stosowania struktur podporowych w wydrukach, co pozwala na uzyskanie bardziej skomplikowanych kształtów. Metody te sprawdzają się w przypadku konieczności wytworzenia w jak najkrótszym czasie wielu części, bowiem całą przestrzeń roboczą wypełnia się modelami i wytwarza je wszystkie w jednym procesie. Kolejnymi zaletami są wydajność (ok. 10 razy większa niż w technologii FDM) oraz duża wytrzymałość. Wytworzone w ten sposób części mają praktycznie jednorodną strukturę wewnętrzną.
Do popularnych należą także metody typu material jetting, a więc m.in. stosowane w przemyśle PolyJet, Multi Jet Fusion. Metoda PolyJet polega na nanoszeniu kolejnych warstw materiału, a następnie utwardzaniu ich światłem UV. Odbywa się to podczas jednego przejazdu głowicy, więc proces wydruku jest szybki. Zaawansowane maszyny umożliwiają również wydruk z barwieniem na różne kolory i z różnych wypełniaczy/filamentów. Uzyskiwane powierzchnie mają wysoką jakość, dlatego technologie te są wykorzystywane do produkcji realistycznych prototypów, wysokiej jakości krótkich serii produktów. Są jednak ograniczenia ze względu wysoki koszt maszyn i materiałów.
W praktyce przemysł stosuje procesy bazujące na bezpośrednim dostarczaniu energii, m.in. LENS (laser engineering net shape) oraz EBAM (electron beam additive manufacturing). Ich szczególną cechą jest to, że strumień materiału dostarczany jest przez specjalną dyszę i utwardzany za pomocą lasera lub strumienia elektronów bezpośrednio na powierzchni, na którą pada. Do istotnych zalet zalicza się możliwość druku na powierzchniach o dowolnym kształcie oraz bogaty wybór materiałów.
