FDM 3D печать
FFF принтер производства Bambu Lab
Моделирование методом послойного наплавления (FDM)
Технология послойного наплавления, или FDM (Fused deposition modeling), — это метод аддитивного производства, который активно применяется для создания трёхмерных моделей, прототипов и даже в промышленном производстве.
Технология FDM позволяет создавать трёхмерные объекты путём нанесения последовательных слоёв материала, которые повторяют контуры цифровой модели. Обычно для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек с нитями или прутков.
Технология FDM была разработана в конце 1980-х годов С. Скоттом Трампом и впервые представлена на коммерческом рынке в 1990 году.
Термин «Fused Deposition Modeling» (FDM) и аббревиатура FDM являются торговыми марками компании Stratasys. Однако участники проекта RepRap, увлечённые 3D-печатью, предложили использовать термин «Fused Filament Fabrication» (FFF) для обозначения аналогичного процесса. Это было сделано для того, чтобы обойти юридические ограничения.По сути, термины FDM и FFF означают одно и то же и используются для описания одного и того же процесса — создания трёхмерных объектов с помощью технологии послойного наплавления материала.
История
Технология печати методом послойного наплавления, или FDM, была разработана С. Скоттом Трампом в конце 1980-х годов. В 1990 году компания Stratasys представила её на рынке.Сейчас технология становится всё более популярной среди любителей, которые создают 3D-принтеры с открытым исходным кодом. Кроме того, её используют и коммерческие компании. Это происходит потому, что срок действия оригинального патента истёк.Благодаря широкому распространению технологии цены на 3D-принтеры, которые используют метод FDM, значительно снизились.
Процесс
Производственный цикл начинается с обработки трёхмерной цифровой модели. Модель в формате STL разделяют на слои и ориентируют так, чтобы её было удобно печатать. При необходимости создают поддерживающие структуры для печати нависающих элементов.
Некоторые устройства позволяют использовать разные материалы во время одного производственного цикла. Например, можно напечатать модель из одного материала, а опоры — из другого, легкорастворимого. Это позволяет легко удалить поддерживающие структуры после завершения печати. Также возможна печать разными цветами одного и того же вида пластика для создания единой модели.
Изделие, или «модель», создаётся методом выдавливания и нанесения микрокапель расплавленного термопластика. Материал наносится слой за слоем, которые застывают сразу после экструдирования.
Пластиковая нить разматывается с катушки и подаётся в экструдер — устройство с механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавления материала и соплом для экструзии. Нагревательный элемент плавит пластиковую нить, а сопло подаёт расплавленный материал на строящуюся модель. Верхняя часть сопла обычно охлаждается с помощью вентилятора, чтобы создать резкий градиент температур и обеспечить плавную подачу материала.
Схема работы типичного FDM принтера
Экструдер перемещается в разных направлениях — вверх и вниз, влево и вправо — под контролем специальных алгоритмов, похожих на те, что используются в станках с числовым программным управлением.
Сопло двигается по траектории, которая была создана с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР или CAD по-английски). Модель создаётся слой за слоем, снизу вверх. Обычно экструдер (его ещё называют печатной головкой) приводится в движение шаговыми двигателями или сервоприводами.
Самая распространённая система координат, которая применяется в FDM-технологиях — это Декартова система. Она основана на трёхмерном пространстве с осями X, Y и Z, которое представляет собой прямоугольный параллелепипед.
Есть и альтернативная система координат — цилиндрическая. Она используется так называемыми «дельта-роботами».
Технология FDM отличается большой гибкостью, но у неё есть некоторые ограничения. Например, можно создавать нависающие конструкции, если угол наклона небольшой. А если угол большой, то нужно использовать искусственные опоры, которые обычно создаются в процессе печати и отделяются от модели после завершения процесса.
В качестве расходных материалов доступны разные виды термопластиков и композитов, такие как ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, лигнин и другие. Каждый материал позволяет выбрать определённый баланс между прочностью и температурными характеристиками.
Применение
Технология послойного наплавления позволяет быстро создавать прототипы и производить небольшие партии изделий.Быстрое прототипирование помогает тестировать и дорабатывать объекты постепенно, шаг за шагом. Это позволяет сэкономить время и ресурсы.Быстрое производство — это недорогой способ создавать небольшие партии изделий. Он может стать альтернативой стандартным методам производства, когда требуется создать небольшое количество продукции.
В производстве используются такие материалы, как ABS, полифенилсульфон, поликарбонат и полиэфиримид. Их ценят за термостойкость. Некоторые виды полиэфиримида, например, обладают высокой огнестойкостью, что делает их подходящими для использования в аэрокосмической промышленности.
FDM — один из самых доступных методов печати, поэтому бытовые принтеры, работающие по этой технологии, становятся всё более популярными. В домашних условиях 3D-принтеры FDM можно использовать для создания различных объектов: от полезных вещей до игрушек, украшений и сувениров.
Материалы, доступные для печати по технологии FDM в нашей мастерской
Широкий выбор высококачественных материалов для Ваших проектов
(Нажмите на материал, чтобы узнать о нём подробнее)