Cu multe tehnologii specifice disponibile și oferite de multe companii diferite (Wohlers Report 2012 listează 33 de companii ca furnizori de AM), numeroasele nume comerciale și acronime pot fi confuze și dificil de urmărit. Din fericire, pe măsură ce industria devine din ce în ce mai răspândită, sunt întreprinse unele eforturi pentru a clasifica tehnologiile și a defini termenii.

Comitetul Internațional ASTM F42 pentru tehnologiile de fabricație aditivă a aprobat o listă de nume și definiții ale categoriilor de procese AM. Următoarea listă cu marcatori descrie termenii și definițiile de proces aprobate de ASTM, așa cum sunt formulate în Raportul Wohlers 2012 (Wohlers și Caffrey 2012):

• Extrudarea materialului – un proces de fabricare aditiv în care materialul este distribuit selectiv printr-o duză sau orificiu
• Jet de material – un proces de fabricație aditivă în care picăturile de material de construcție sunt depuse selectiv
• Jet de liant – un proces de fabricare aditivă în care un agent de lipire lichid este depus selectiv pentru a îmbina materialele pulbere
• Laminarea foilor – un proces de fabricare aditivă în care foile de material sunt lipite pentru a forma un obiect
• Fotopolimerizare în cuvă – un proces de fabricație aditiv în care fotopolimerul lichid dintr-o cuvă este întărit selectiv prin fotopolimerizare activată cu lumină
• Fuziune în pat de pulbere – un proces de fabricare aditiv în care energia termică fuzionează selectiv regiunile unui pat de pulbere
• Depunerea de energie direcționată – un proces de fabricație aditivă în care energia termică concentrată este utilizată pentru a fuziona materialele prin topire pe măsură ce materialul este depus

Extrudarea materialului

Extrudarea materialului implică distribuirea fizică a unui material printr-o duză sau lichefiator într-o manieră selectivă. Această tehnologie necesită mișcarea fizică a sistemului de extrudare; cel mai frecvent, sistemul de extrudare este montat pe un portal de o anumită formă și este capabil de mișcare bidimensională, similar unui stilou plotter. Pentru a imprima tridimensional, fie substratul, fie portalul de extrudare se pot deplasa de obicei de-a lungul celei de-a treia axe.

Această tehnologie construiește piese prin extrudarea fiecărui strat de material în mișcări bazate pe vectori, ceea ce înseamnă că extruderul se deplasează fizic de-a lungul vectorilor de strat definiți, extrudând materialul acolo unde este necesar. Materialul depus este de obicei un filament termoplastic care este încălzit în extruder și depus pentru a crea piesa.

Procesul de extrudare a materialului a fost inventat de S. Scott Crump, care a brevetat tehnologia și a fondat compania Stratasys, Inc. Domnul Crump a numit tehnologia ca modelare prin depunere fuzionată (FDM = fused deposition modeling) și a oferit primul sistem FDM disponibil comercial în 1991. Figura 4 prezintă o mașină Stratasys FDM, Fortus 900mc, care este și cel mai mare model disponibil.

Tehnologia de extrudare a materialelor este apreciată în mod obișnuit pentru capacitatea sa de a produce piese termoplastice dure, care sunt exacte și stabile din punct de vedere dimensional, precum și pentru capacitatea de a imprima piese folosind materiale termoplastice de înaltă performanță, de calitate inginerească. Astăzi, mai multe companii oferă sisteme bazate pe tehnologia de extrudare a materialelor, inclusiv mai multe proiecte open-source care pot fi achiziționate ca mașini kit pentru a fi construite de client.

Jet de material

Tehnologia cu jet de material profită de tehnologia cu jet de cerneală pentru a depune picături de material fotopolimer sau ceară. Capetele de imprimare cu jet de cerneală depun în mod selectiv picăturile de material pe măsură ce capul de imprimare trece peste o platformă de construcție, într-un mod similar cu imprimantele cu jet de cerneală bidimensionale ce depun cerneală pe hârtie pentru a imprima o imagine. Dacă materialul de construcție este un fotopolimer, capul de imprimare include de obicei o sursă de lumină care întărește rășina depusă pe măsură ce piesa este imprimată.

Tehnologia cu jet de material utilizată în sistemul Objet, denumită Connex, este singura tehnologie aditivă capabilă să imprime două materiale diferite simultan. Datorită unei varietăți de oferte de materiale, acest lucru permite imprimantelor Objet să imprime piese cu proprietăți multiple ale materialelor și să amestece materiale în timp ce imprimă pentru a crea materiale digitale.

Piesele construite cu tehnologia cu jet de materiale sunt cunoscute pentru rezoluția lor fină a pieselor și finisarea netedă a suprafeței, capacitatea lor de a produce materiale asemănătoare cauciucului și capacitatea lor de a produce materiale transparente. Objet este unul dintre principalii producători ai acestei tehnologii, alături de 3D Systems. Solidscape este un furnizor de top de tehnologie cu jet de materiale care depune materiale pe bază de ceară.

Jet de liant

Jetul de liant este un proces în care un material sub formă de pulbere este lipit selectiv de un material de legătură lichid. Liantul este depus prin tehnologia inkjet, similar cu tehnologia din sistemele cu jet de material. Materialul folosit atât pentru liant, cât și pentru pulbere variază foarte mult de la producător.

Piesele create prin procesul cu jet de liant sunt în mod obișnuit numai slab legate de liant. O etapă post-proces de sinterizare sau infiltrare este de obicei recomandată pentru a consolida piesa imprimată. Mașinile produse de Z Corp. se numără printre singurele sisteme de prototip rapid capabile să imprime în culori complete prin utilizarea capetelor cu jet de cerneală pentru a furniza culoare pulberii în plus față de agentul de liant.

Materialele componente variază de la pulberi pe bază de ipsos oferite de Z Corp. la pulberi polimerice acrilice oferite de Voxeljet până la pulberi de nisip și metal disponibile pe imprimantele ExOne. Piesele cu jet de liant sunt evaluate din diferite motive, în funcție de proces, incluzând modele colorate, rezoluție fină a pieselor și capacitatea de a imprima piese mari de nisip sau metal.

Laminare cu foi

Mașinile care utilizează tehnologia de laminare a foilor produc piese prin fuzionarea sau lipirea foilor de material în straturi pentru a produce un obiect tridimensional. Materialul foaie este de obicei fie un material pe bază de hârtie, fie benzi subțiri de metal. Pe măsură ce fiecare strat nou este adăugat, acesta este lipit sau fuzionat de straturile de dedesubt și tăiat pentru a produce profilul stratului, făcând această tehnologie unică prin combinația sa de elemente de fabricație aditive și subtractive.

Tehnologia de laminare a foilor pe bază de hârtie este oferită în principal de companiile Helisys și Mcor Technologies. Laminarea pe bază de hârtie este una dintre puținele tehnologii capabile să concureze cu tehnologiile cu jet de liant pe baza ofertei de culoare prin imprimarea culorilor fiecărui strat pe suportul de hârtie.

Laminarea tablei de metal implică de obicei lipirea a două foi subțiri de metal prin aplicarea selectivă a unui proces de sudare cu ultrasunete. Odată ce straturile sunt legate între ele, profilul este tăiat pentru a produce piesa tridimensională. Fabrisonic realizează procesul de tăiere prin furnizarea de capabilități de prelucrare CNC în imprimantă.

Fotopolimerizare în cuvă

Fotopolimerizarea în cuvă, care include procesul de stereolitografie (SLA) inventat de Chuck Hull, implică întărirea activată de lumină a materialului într-o cuvă de fotopolimer lichid. Există două procese principale de direcționare a luminii pentru întărirea fotopolimerului: utilizarea unui laser ultraviolet cu oglinzi de scanare pentru a urmări modelul stratului sau utilizarea procesării luminii digitale (DLP =Digital Light Processing) în care micro-oglinzile sunt utilizate pentru a proiecta și întări întregul strat deodată.

Majoritatea proceselor de fotopolimerizare în cuvă utilizează un substrat de construcție care coboară în cuva de fotopolimer lichid cu fiecare strat, iar sursa de lumină întărește materialul de pe suprafața superioară a cuvei. Tehnologiile recente au ajuns pe piață unde acel proces este inversat, substratul de construcție pornind de la suprafața cuvei și îndepărtându-se de suprafață, astfel încât piesa să fie extrasă din cuvă mai degrabă decât să fie scufundată.

Tehnologia de fotopolimerizare în cuvă a fost prima tehnologie de prototipare rapidă de pe piață și a fost produsă de mai multe companii, deși 3D Systems a fost prima și rămâne cel mai mare producător de sisteme SLA. EnvisionTEC GmbH este una dintre cele mai cunoscute companii producătoare de sisteme de fotopolimerizare în cuvă care utilizează tehnologia de întărire DLP.

Sistemele de fotopolimerizare în cuvă sunt cunoscute pentru finisarea suprafeței și rezoluția piesei, precum și pentru viteza procesului. Fiind prima tehnologie de pe piață, mulți clienți de prototipare rapidă cunosc tehnologia SLA și beneficiile acesteia. Figura 5 prezintă un exemplu de piese produse prin procesul SLA.

Fuziune în pat de pulbere

Fuziunea în pat de pulbere este cunoscută sub mai multe denumiri, în funcție de producătorul sistemului. Procesul implică încălzirea selectivă a materialului sub formă de pulbere în straturi subțiri pentru a fuziona sau a topi pulberea acolo unde se dorește. După încălzirea modelului unui strat, un nou strat de pulbere este întins pe patul de pulbere și stratul următor este încălzit. Cele mai multe tehnologii de fuziune în pat de pulbere fabrică straturile prin direcționarea unei surse de energie cu oglinzi de scanare, care urmărește modelul de-a lungul stratului.

Procesele de fuziune în pat de pulbere sunt capabile să construiască piese atât din polimeri, cât și din pulberi metalice, deși, de obicei, mașina este proiectată fie pentru polimeri, fie pentru metale și nu este capabilă să creeze piese din ambele materiale. Acest proces este în general apreciat pentru proprietățile mecanice ale pieselor finite, capacitățile diverse ale materialelor și rezoluția fină a pieselor disponibile. Finisajul suprafeței, datorită naturii pulberii, nu este în mod obișnuit la fel de fin ca cel al pieselor de fotopolimerizare în cuvă sau al pieselor cu jet de material.

Câteva companii proeminente din arena tehnologiei de fuziune în pat de pulbere și-au descris fiecare tehnologiile în mod diferit. EOS GmbH oferă sisteme pe bază de polimeri ca tehnologie de sinterizare cu laser și sisteme pe bază de metal ca sinterizare directă cu laser a metalelor (DMLS = direct metal laser sintering). 3D Systems oferă atât sisteme bazate pe polimer, cât și pe metal, sub descriptorul sinterizarea laser selectivă (SLS = selective laser sintering). SLM Solutions GmbH furnizează pulberi pe bază de metal și a anunțat planuri de a furniza pulberi pe bază de ceramică pentru sistemele lor de topire selectivă cu laser (SLM = selective laser melting). O altă tehnologie de fuziune pe strat de pulbere pe bază de metal, numită LaserCUSING, este oferită de Concept Laser GmbH. În cele din urmă, Arcam AB oferă sisteme de pulbere pe bază de metal care utilizează topirea cu fascicul de electroni (EBM = electron-beam melting) mai degrabă decât un laser ca sursă de energie. Piese de probă așa cum se arată în Fig. 6 și 7 sunt produse de mașina EOS GmbH DMLS și mașina EOS GmbH SLS, respectiv.

Depunerea de energie dirijată

Procesul de depunere de energie direcționată este în prezent singurul proces AM care a fost oferit cu capacitate de mișcare pe cinci axe pentru date. Acest proces este o versiune modificată a procesului de fuziune în pat de pulbere, în care un laser sau un fascicul de electroni este utilizat pentru a topi o pulbere metalică; însă, pulberea nu este întinsă pe un pat ci este depusă selectiv. Acest proces unic permite posibilitatea unor piese de gradient sau depunere pe o piesă existentă cu capacitate de cinci axe.

Aceste sisteme sunt relativ costisitoare din cauza complexității și a controalelor de proces necesare pentru a susține caracteristicile unice ale sistemului. Costul ridicat de achiziție și operare a limitat adoptarea acestor sisteme pe piața AM. Printre furnizorii majori de sisteme se numără Optomec, Honeywell Aerospace, Irepa Laser, POM și Sciaky, Inc. (Wohlers și Caffrey 2012).