Полное руководство по моделированию методом наплавления (FDM) в 3D печати

FDM является основной технологией в 3D-печати . Это самый узнаваемый в мире 3D-печати, известный под названием «Моделирование методом наплавки» или FDM или FFF для краткости. С. Скотт Крамп разработал FDM в конце 1980-х годов и был коммерциализирован в 1990 году компанией  Stratasys . Другим важным годом в развитии FDM был 2005 год, когда профессор Адриан Бойер начал проект RepRap, представив глобальное движение по воспроизведению самореплицирующихся принтеров с открытым исходным кодом. Существует несколько типов принтеров FDM , которые вы можете сравнить в нашем Компараторе .

Как работает 3D печать через FDM

FDM — самый основной метод 3D-печати. FDM состоит из 3 основных частей: печатная форма, на которой напечатана часть; катушка с нитью, которая служит печатным материалом, и экструзионная головка, называемая экструдером . Нить расплавляется экструдером принтера, который наносит материал  слой за слоем на пластину.

Процесс трехмерного моделирования включает в себя проектирование объекта с использованием программного обеспечения CAD 3D (например, SolidWorks, TinkerCAD или SelfCAD ). После разработки 3D-модель (вероятно, файл .STL) разделяется на множество слоев с помощью «слайсера» (такого как Cura или Repetier), прежде чем будут выбраны параметры печати.

3D-принтер начнет печать, когда машина достигнет необходимой температуры, обычно около 200 ° C (392 ° F). Эта температура необходима для расплавления материала. Популярными материалами для 3D-печати, используемыми для осаждения из расплава, являются PLA (полиактивная кислота) и ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол).

После нагревания нить диаметром 1,75 или 2,85 мм выдавливается на платформу. Он движется через сопло по осям X, Y и Z. Платформа опускается еще один слой, пока объект не будет напечатан. Строительные леса поддерживают модель во время печати. Строительные леса поддерживают выступающие части модели, которые могут разрушиться. Эти каркасы могут быть изготовлены из того же материала, что и объект, или из материала, который растворим в воде или лимонене. Некоторые более сложные 3D-принтеры могут поставляться с несколькими экструдерами для объединения нескольких цветов / вспомогательных материалов.

Материалы, совместимые с 3D-принтерами FDM

Принтеры FDM совместимы с широким спектром термопластичных полимеров, таких как PLA и ABS, а также с поликарбонатами, такими как PET, PS, ASA, PVA, нейлон , и даже с композитными нитями на основе металла , камня, дерева и других материалов. Эти композиты часто обладают интересными механическими свойствами, такими как проводимость, биосовместимость или термостойкость. Заменив экструдер для 3D-принтеров системой шприцев, можно также изготовить детали из глины или даже пищевых материалов, таких как шоколад ! Эти материалы различаются по цене: 1 кг нити PLA продается в розницу по цене около $ 30 / £ 20.

Есть несколько многообещающих новых проектов, пытающихся предложить полихромные изделия, сочетающие в себе тысячи цветов. В их числе цвет Da Vinci от XYZprinting и другие. Эти проекты объединяют или окрашивают нити для достижения полного цветового диапазона CMYK с более чем 10 миллионами доступных комбинаций.

Цена, производительность и особенности 3D FDM печати

3D-принтеры FDM значительно различаются по цене. Самые дешевые, самосборные типы RepRap начинаются с € 300. Эта цена увеличивается до 2500 евро для моделей среднего класса и почти до 10 000 евро для машин профессионального уровня. Основными игроками на этом рынке являются оригинальный производитель Stratasys, а также такие бренды, как MakerBot (приобретенный Stratasys в 2013 году), Ultimaker и Prusa. Полный выбор моделей можно найти в нашем компараторе 3Dnatives.

Хотя некоторые 3D-принтеры могут печатать слои размером до 50 микрон, качество печати FDM не так хорошо, как методы, такие как порошковое связывание или стереолитография . Объем, который могут печатать 3D-принтеры, обычно составляет до 12x12x12 см, хотя принтеры XL могут печатать до 30x30x30 см, а экстремальные принтеры — до кубического метра.

Существуют также различные категории 3D-принтеров FDM в зависимости от используемого механизма. Декартовы 3D-принтеры используют координаты осей X, Y и Z, а полярные модели используют полярные координаты угла и длины. Также доступны дельта-принтеры с вертикальной структурой, круглым лотком для печати и трехсторонним фиксированным экструдером. Совсем недавно на рынке появились 3D-принтеры для осаждения нитей на основе роботизированных манипуляторов с несколькими осями вращения.

FDM: резюме

Его низкая стоимость , обработка и скорость выполнения делают печать FDM широко используемым методом. Аэрокосмическая, автомобильная, архитектурная, медицинская, декоративная и художественная отрасли используют FDM. Его основное использование в быстром прототипировании, или для проверки визуальных моделей или функциональных частей. Экструзия нити может быть использована в мелкосерийном производстве с большим каталогом термопластов.

Ознакомьтесь с другими нашими статьями, посвященными технологиям 3D-печати здесь.  К ним относятся селективное лазерное спекание , печать на струйных принтерах и электронно-лучевое плавление .

Это помогло? Дайте нам знать в комментариях ниже.