Lisäävän valmistuksen prosessit voidaan luokitella seitsemään kategoriaan:
Materiaalin pursotus
Materiaalin pursotus (Material Extrusion) on lisäävän valmistusmenetelmän prosessi, jossa materiaalia lisätään valikoivasti suuttimen tai suuaukon kautta.
Materiaalin pursotusmenetelmä on nykyään varsinkin kuluttajapuolen laitteissa yleisimmin käytetty 3D-tulostusmenetelmä. Se on myös lisäävän valmistuksen menetelmistä halvin, hitain ja yksinkertaisin.
Materiaalia pursottavia menetelmiä voidaan verrata kuumaliimapistoolin toimintaan, jossa termoplastista muovia pursotetaan lämmitetyn suuttimen läpi. Pursotettavan materiaalin täytyy olla osittain kiinteässä muodossa pursotettaessa ja sen täytyy kiinteytyä pursotettuun muotoon. Materiaalin tulee myös liittyä kiinteästi aiemmin pursotettuun materiaaliin. Termoplastisten materiaalin lisäksi materiaali voi olla tahnamainen, joka voi käyttää kovettumismenetelmänä kemiallista reaktiota, kuten esimerkiksi kovetin- tai liuotinainetta, reaktiota ilman kanssa tai vain kuivumista.
Materiaali on perustason pursottavissa laitteissa filamenttina (paksuudeltaan 1.75 tai 2.85 mm) ja tulostuspäässä on syöttömoottori, jonka avulla filamentti syötetään tulostuspään sulatusalueelle. Tällöin menetelmän yleislyhenteenä on FFF (Fused Filament Fabrication).
Suuremman kokoluokan laitteissa materiaali on tyypillisesti pellettimuodossa ja tulostuspään toiminta perustuu sulatusruuviin. Tällöin menetelmästä käytetään lyhennettä FGF (Fused Granulate Fabrication).
Materiaalin pursotukseen perustuvia laitevalmistajia on runsaasti, ja siihen pohjautuvilla 3D-tulostusmenetelmillä on lukuisia eri nimityksiä ja lyhenteitä, joista yleisimmät ovat:
- FDM (Fused Deposition Modeling): Stratasysin patentoima nimitys 3D-tulostusprosessille, joka perustuu materiaalin pursotukseen ja käyttää materiaalina filamenttimuotoista kestomuovia/komposiittia
- FFF (Fused Filament Fabrication): Yleisnimitys 3D-tulostusprosessille, joka perustuu materiaalin pursotukseen ja käyttää materiaalina filamenttimuotoista kestomuovia/komposiittia
- FGF (Fused Granulate Fabrication): 3D-tulostusprosessille, joka perustuu materiaalin pursotukseen ja käyttää materiaalina granulaattimuotoista muovia/komposiittia
- CFF (Continuous Filament Fabrication) : 3D-tulostusprosessi, jossa sijoitetaan FFF -menetelmän yhteydessä pitkää kuitua
Jos tulostettavassa kappaleessa on suuria tyhjän päällä olevia rakenteita, tarvitaan tukimateriaalia jotta kappaleen rakenne ei kärsi ja että materiaali kiinteytyy oikeaan muotoonsa. Tyhjän päällä olevat rakenteet voidaan tukea lisäämällä tukirakenteet suunnitteluvaiheessa, tai lisäämällä automaattisesti generoituja ohuita tukiseinämiä siivutusvaiheessa. Joissakin järjestelmissä on kaksi tulostus-suutinta, joka mahdollistaa esimerkiksi vesiliukoisen tukimateriaalin käyttämisen.
Materiaalin pursotusprosessia käyttävät laitteistot (varsinkin kuluttajatason laitteet) ovat pääosin hitaita verrattuna muihin tulostusmenetelmiin. Toisaalta pienissä pinnanlaadultaan karkeissa yksittäiskappaleissa myös kuluttajatason laitteet pärjäävät paremmin.
Materiaalin pursotus (FGF)
Materiaalin pursotusprosessien alle kuuluvat myös robottitulostuksen järjestelmät, joilla voidaan valmistaa metrien, jopa kymmenien metrien kokoisia kappaleita. Lähes kaikissa suuren kokoluokan laitteissa jotka perustuvat materiaalin pursotukseen, käytössä on sulatusruuvi ja materiaali syötetään pellettimuodossa (FGF).
Materiaalin pursotus (Metalli)
Tulostus: Kun metallia tulostetaan materiaalin pursotusprosessilla, tulostus tapahtuu vastaavasti kuin materiaalinpursotus muovistakin, eli materiaalia pursotetaan kuuman suuttimen läpi kerros kerrokselta ja materiaali jämähtää muotoonsa metalli filamentissa olevan sidosaineen jäähtyessä. Tulostuksen jälkeen osa ei vielä ole valmis metallikappale, vaan sitä kutsutaan nimellä ”vihreä-osa”, kunnes se menee seuraavan prosessivaiheen läpi.
Sidosaineen poistossa vihreästä osasta liuotetaan suurin osa sidosaineena toimivasta vahasta pois, esimerkiksi teollisuustason rasvanpoistoaineella. Tämän prosessin jälkeen osaa kutsutaan nimellä ”ruskea-osa”. Tässä tilassa osa on hyvin herkkä hajoamaan.
Sintraus on tämän tulostusprosessin viimeinen vaihe, jossa ruskea osa käy uunissa läpi sintraus prosessin sekä mahdollisen lämpökäsittelyn. Uunissa osa kutistuu noin 20 %, kun loput sidosaineena toimivasta vahasta palaa pois.