3D tehnologia de imprimare este o tehnologie inovatoare care se dezvoltă rapid, care este acum utilizată pe scară largă în întreaga lume. FDM (Fused Deposition Forming), cunoscut și sub denumirea de FFF (Fuse Fabrication), este un proces de fabricație aditivă care construiește piese strat cu strat prin depunerea precisă a materialelor topite. Este, de asemenea, una dintre cele mai comune forme de 3D tipărire pe piață. FDM, cu ei rapid, flexibil și rentabil caracteristici, oferă noi posibilități pentru industria prelucrătoare, în special în lot mic și personalizat producție. În plus, aplicarea tehnologiei FDM în domenii precum educația, îngrijirea medicală, arhitectura și arta este, de asemenea, în creștere, arătându-și caracterul practic și potențialul de dezvoltare larg. În acest articol, vom prezenta ce este FDM 3D tipărire, FDM 3D sistem de imprimare principal de imprimare, parametri de imprimare, materiale de imprimare utilizate în mod obișnuit, FDM 3D avantajele și dezavantajele tipăririi și FDM 3D Zona de aplicare a imprimantei, pentru consumatorii în achiziția de 3D referință la imprimante.
FDM 3D Principiul de funcționare a tipăririi
FDM 3D imprimantele construiesc obiecte strat cu strat prin încălzirea și extrudarea filamentelor termoplastice (cum ar fi ABS și PLA), care funcționează similar cu utilizarea unui pistol de lipici fierbinte. În timpul funcționării, rola de filament este încărcată în imprimantă, duza este încălzită la temperatura corespunzătoare și apoi filamentele topite sunt extrudate și depuse pe platforma de construcție de-a lungul traseului predeterminat prin capul de extrudare. Capul de extrudare este conectat la un sistem cu trei axe și se poate deplasa pe axele X, Y și Z pentru a construi părți strat cu strat. După ce fiecare strat este depus, materialul se răcește și se solidifică rapid, uneori accelerând procesul de răcire prin conectarea unui ventilator. În timpul procesului de imprimare, capul de extrudare se mișcă pe axele X și Y, platforma de construcție coboară pe axa Z și este stivuită strat cu strat până când piesa este finalizată, formând în cele din urmă un obiect tridimensional complet.
Sistemul principal de imprimare al FDM 3D Imprimante
|
Sistem de imprimare
|
Rol
|
|---|---|
|
Sisteme informatice și software
|
Calculatoarele pot citi 3D fișiere sub formă de extensii STL. Acesta este formatul standard pentru reprezentarea obiectelor fizice în industria de prototipuri. Mărimea, poziția și plasarea modelului pot fi ajustate prin intermediul software-ului „de tăiere-segmentare”. Apoi software-ul va efectua tăierea, segmentarea, editarea datelor și setarea parametrilor, astfel încât software-ul să poată scoate fișiere GCODE pentru imprimare și citire.
|
|
Mecanism de control al capului de imprimare
|
Capul de imprimare se deplasează în direcțiile X, Y cu ajutorul unui motor. Este responsabil pentru „desenul” fiecărui strat imprimat 2D în funcție de designul piesei. Precizia de 3D piesele imprimate depinde de robustetea capului de imprimare și de calitatea motorului mesei de imprimare și a senzorilor de control.
|
|
Cap de imprimare și sistem de extrudare
|
Sistemul de extrudare este responsabil pentru încălzirea și extrudarea termoplasticului 33D materialul de imprimare prin duză pentru a forma produsul. Factori precum dimensiunea duzei și viteza de extrudare a plasticului pot afecta precizia pe care o poate obține imprimanta, precum și viteza de imprimare. Lățimea liniei de extrudare poate varia (de la 0.193 mm la 0.965 mm) și este determinată de dimensiunea portului de extrudare.
|
|
Masă de imprimare și sistem de mișcare pe axa Z
|
Masa de imprimare este locul unde este depozitat produsul tipărit, iar capul de imprimare extrude materialul pe masa de imprimare. În timpul imprimării, sistemul de mișcare pe axa Z mută patul de imprimare în trepte egale pentru a crea straturile care alcătuiesc partea imprimată. Precizia motorului care conduce sistemul de mișcare pe axa Z controlează rezoluția și calitatea piesei pe axa Z.
|
Parametrii de imprimare ai FDM 3D Imprimante
FDM 3D imprimantele sunt împărțite în principal în grad industrial și grad desktop. Imprimantele industriale sunt mult mai scumpe decât imprimantele desktop și sunt utilizate în principal pentru instrumente de producție, prototipuri funcționale și piese de uz final. Sunt mai eficiente și mai puternice, pot finaliza rapid un număr mare de comenzi și sunt proiectate să se concentreze pe repetabilitate și fiabilitate, fără intervenție umană aproape. Imprimantele de tip desktop sunt utilizate în principal pentru aplicații casnice și de consum și nu sunt la fel de stabile ca imprimantele de calitate industrială.
|
Proprietatea
|
Desktop FDM
|
FDM industrial
|
|---|---|---|
|
Precizie standard
|
± 0.5% (limită inferioară: ± 1.0 mm)
|
± 0.3% (limită inferioară: ± 0.2 mm)
|
|
Grosimea tipică a stratului
|
0.10 - 0.25 mm
|
0.18 - 0.5 mm
|
|
Grosimea minima a peretelui
|
0.8 - 1 mm
|
1 mm
|
|
Gama maximă de construcție
|
Mediu (de ex. 200 x 200 x 200 mm)
|
Mare (de ex. 900 x 600 x 900 mm)
|
|
Materiale comune
|
PLA, ABS, PETG
|
ABS, PC, ULT
|
|
Materiale suport
|
De obicei la fel ca materialul modelului
|
Solubil în apă/separabil
|
|
Capacitate (per mașină)
|
Scăzut
|
Scăzut/Mediu
|
|
Costurile mașinii
|
€ 150 - € 5000
|
€ 50000 +
|
Materiale comune de imprimare FDM
FDM 3D imprimantele sunt potrivite pentru o varietate de materiale. Atunci când alegeți materialul de imprimare FDM adecvat, este necesar să luați în considerare scopul, cerințele de aspect și cerințele de performanță ale obiectului tipărit. Următoarele sunt câteva caracteristici ale materialelor care pot fi utilizate pentru FDM 3D imprimante.
Vă rugăm să rețineți că temperatura specifică de imprimare și temperatura stratului fierbinte pot varia în funcție de marca materialului și de modelul imprimantei, așa că ar trebui să consultați tabelul cu date specifice materialelor sau să testați pentru a determina cea mai bună setare înainte de imprimare.
|
Tip de material
|
Avantaje
|
Dezavantaje
|
Temperatura duzei
|
Temperatura patului fierbinte
|
|---|---|---|---|---|
|
PLA (acid polilactic)
(Cele mai frecvent utilizate consumabile în FDM 3D imprimante, potrivit pentru utilizare pentru începători )
|
|
|
200 ° C până la 220 ° C
|
50 ° C până la 60 ° C
|
|
PLA dur
|
|
|
Aproximativ 210 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA+
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA din lemn
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA metalic
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PETG (polietilen tereftalat glicol)
|
|
|
220 ° C până la 250 ° C
|
50 ° C până la 80 ° C
|
|
ABS (Acrilonitril butadienă stiren)
|
|
|
210 ° C până la 250 ° C
|
80 ° C până la 110 ° C
|
|
TPU
|
|
|
210 ° C până la 230 ° C
|
30 ° C până la 60 ° C
|
|
Nailon (PA)
|
|
|
240 ° C până la 270 ° C
|
50 ° C până la 70 ° C
|
|
Fibră de carbon Fibră de carbon
|
|
|
190 ° C-220 ° C
|
0-60 ° C
|
|
CA
|
|
|
240 ° C-260 ° C
|
90 ° C-110 ° C
|
|
PVA (alcool polivinilic)
|
|
|
180 ° C până la 220 ° C
|
45 ° C până la 60 ° C
|
Avantajele și dezavantajele FDM 3D Imprimante
|
Avantaje
|
Dezavantaje
|
||
|---|---|---|---|
|
Eficiența costurilor
|
Investiția inițială este relativ mică, în special pentru imprimantele desktop FDM
|
Limitarea preciziei
|
Precizia imprimării este relativ scăzută, iar suprafața poate avea o structură stratificată
|
|
Costul de operare este mai mic deoarece prețul materialului este relativ ieftin
|
Nu este potrivit pentru imprimarea unor piese mici fine de înaltă precizie
|
||
|
Ușor de operat
|
Ușor de utilizat, ușor de configurat și de operat
|
Cerințele structurii suport
|
Pentru obiectele cu părți suspendate sau geometrii complexe, poate fi necesar să adăugați structuri de susținere pentru a menține stabilitatea imprimării
|
|
Majoritatea imprimantelor FDM au o interfață de utilizator intuitivă
|
Structura de suport trebuie eliminată mai târziu, ceea ce poate fi un proces consumator de timp
|
||
|
Diversitatea materială
|
Suporta o varietate de materiale termoplastice, cum ar fi PLA, ABS, PETG, nailon etc
|
Limitarea proprietății materiale
|
Datorită utilizării materialelor termoplastice, obiectele imprimate de FDM pot deveni moi sau deformate la temperaturi ridicate.
|
|
Selecția de materiale este extinsă, iar materialele potrivite pot fi selectate în funcție de nevoi
|
Viteză imprimare
|
Viteza de imprimare poate fi lentă, mai ales atunci când tipăriți modele mari sau prin serie
|
|
|
Viteza de imprimare este rapidă
|
Comparativ cu altele 3D tehnologii de imprimare, imprimarea FDM este mai rapidă și mai potrivită pentru prototiparea rapidă
|
calitatea suprafeței
|
Suprafața modelului imprimat poate să nu fie suficient de netedă și necesită o post-procesare suplimentară pentru a îmbunătăți aspectul
|
|
Ușor de întreținut
|
Structura mecanică este relativ simplă și ușor de întreținut și înlocuit piesele
|
Constrângeri de proiectare
|
Imprimarea trebuie făcută în straturi, care pot fi limitate la proiectarea modelelor complexe.
|
|
Flexibilitatea proiectării
|
Poate imprima forme geometrice complexe și fine
|
||
|
Structura de susținere poate fi îndepărtată cu ușurință în post-procesare
|
|||
|
Educație și cercetare
|
Folosit ca instrument comun în instituțiile de învățământ și unitățile de cercetare pentru design creativ, prototipare și experimente științifice
|
||
FDM 3D Imprimantele au o gamă largă de aplicații în mai multe domenii datorită flexibilității și rentabilității lor, potrivite în special pentru situațiile care necesită prototipare rapidă și producție în loturi mici. Cu toate acestea, atunci când le alegeți și le utilizați, trebuie luați în considerare pe deplin factori precum acuratețea, calitatea suprafeței și limitările de proiectare.
FDM 3D Domenii de aplicare a imprimantei
|
Prototyping
|
Prototipări rapide în design industrial, dezvoltare de produse și proiectare inginerească.
|
|
Camp medical
|
Realizarea de aparate medicale, protetice personalizate, modele chirurgicale si modele didactice.
|
|
Educaţie
|
Folosit pentru demonstrații de predare, proiecte pentru studenți și experimente științifice.
|
|
Arhitectură
|
Realizați modele arhitecturale și design Proof of Concept.
|
|
Industria auto
|
Fabricarea de prototipuri de piese auto, cum ar fi piese interioare, unelte și accesorii.
|
|
Industria aerospațială
|
Fabricarea de prototipuri de piese de aeronave, cum ar fi piese structurale ușoare și unelte.
|
|
Bunuri de larg consum
|
Bunuri de consum personalizate, cum ar fi accesorii personalizate, jucării și articole de uz casnic.
|
|
Filme și divertisment
|
Creați recuzită pentru filme, modele cu efecte speciale și prototipuri de jocuri.
|
|
Artă și Design
|
Creați opere de artă și modele de design.
|
|
Producție
|
Producție în loturi mici și producție personalizată.
|
|
Ajutorarea în caz de dezastre și asistență umanitară
|
Imprimați rapid instrumentele și echipamentele de salvare.
|
FDM 3D Imprimantele au o gamă largă de aplicații în mai multe domenii datorită flexibilității și rentabilității lor, potrivite în special pentru ocazii care necesită prototipare rapidă și producție în loturi mici. Odată cu progresul tehnologiei, domeniul de aplicare a FDM 3D imprimantele este în continuă expansiune.
Conținut extins
Caracteristicile FDM 3D Imprimanta
FDM 3D imprimantele diferă în ceea ce privește sistemele de extrudare și calitatea imprimării, dar fiecare proces de imprimare FDM are caracteristici comune.
1. Deformare:
Deformarea este un defect comun în FDM. Materialul de imprimare se micșorează în dimensiune în timpul procesului de răcire, iar diferitele părți au viteze de răcire diferite, ceea ce duce la rate diferite de schimbare a dimensiunii, ceea ce generează stres intern și determină smulgerea materialului subiacent, rezultând deformare. Metodele de prevenire a deformarii includ monitorizarea temperaturii sistemului FDM, în special a temperaturii platformei de construcție și a camerei și creșterea aderenței dintre piese și platforma de construcție.
Considerații de proiectare:
- Evitați suprafețele mari plane, care sunt mai predispuse la deformare.
- Caracteristicile proeminente subțiri sunt, de asemenea, predispuse la deformare, iar la margini pot fi adăugate materiale de ghidare sau de reducere a tensiunii pentru a crește zona de contact cu platforma de construcție.
- Colțurile ascuțite sunt mai predispuse la deformare decât colțurile rotunjite, așa că este recomandat să adăugați colțuri rotunjite la design.
- Sensibilitatea la deformare a fiecărui material este diferită, de exemplu, ABS este mai predispus la deformare decât PLA sau PETG.
2. Lipirea interstratului:
În imprimarea FDM, aderența dintre straturi este crucială. Când materialul topit este extrudat prin duză, acesta va apăsa pe stratul anterior. Temperatura ridicată și presiunea fac ca stratul anterior să se topească din nou și să se lipească de noul strat. Acest lucru face ca suprafața pieselor FDM să aibă întotdeauna ondulații, indiferent de înălțimea stratului, iar caracteristicile mici pot necesita post-procesare.
3. Structura suport:
Imprimantele FDM nu pot depune materiale topite în aer. Unele forme geometrice necesită structuri de susținere, de obicei aceleași cu materialul piesei. Îndepărtarea materialelor de susținere poate fi dificilă, așa că proiectarea ar trebui să minimizeze nevoia de structuri de susținere. Pot fi folosite materiale de suport solubile, dar vor crește costurile de imprimare.
4. Umplutura și grosimea cochiliei:
Pentru a reduce timpul de imprimare și a economisi materiale, imprimantele FDM de obicei nu imprimă părți solide. Mașina urmărește periferia exterioară (numită strat de înveliș) de mai multe ori și umple structura cu densitate scăzută (numită umplere) în interior. Umplutura și grosimea carcasei afectează în mod semnificativ rezistența pieselor imprimate FDM. Majoritatea imprimantelor desktop FDM au o setare implicită de densitate de umplere de 20% și grosimea carcasei de 1 mm, ceea ce oferă un echilibru adecvat între rezistență și viteză în imprimarea rapidă.
Întrebări Frecvente
1. Imprimați spații între straturi sau obiecte cu spații
Se poate datora faptului că temperatura duzei este prea scăzută sau prea ridicată. Este necesar să reglați temperatura de imprimare și să testați temperatura ideală de imprimare a materialului utilizat.
2. Viteză mică de imprimare
Verificați hardware-ul imprimantei pentru a vă asigura că toate piulițele și șuruburile sunt suficient de strânse. Încercați să utilizați o înălțime mai groasă a stratului de imprimare, care poate îmbunătăți considerabil viteza de imprimare.
3. Înfundarea duzei
Curățați duza. Dacă duza este blocată, puteți încerca să o desfundați cu un ac de oțel.
4. Precizie scăzută de imprimare
Selectați înălțimea stratului și viteza de imprimare adecvate. Optimizați parametrii de imprimare, cum ar fi rata de umplere și grosimea carcasei.
5. Probleme materiale
Utilizați filament de înaltă calitate. Asigurați un diametru constant al materialului și evitați utilizarea materialelor inferioare.
Concluzie
FDM 3D tehnologia de imprimare, cu avantajele sale unice și perspectivele largi de aplicare, ne schimbă constant producția și stilul de viață. Odată cu progresul continuu al tehnologiei și reducerea costurilor, potențialul tehnologiei de imprimare FDM tocmai a fost explorat și mai sunt încă mai multe lucruri de descoperit în aplicațiile și avantajele sale. Când consumatorii aleg a 3D imprimantă, ar trebui luați în considerare pe deplin caracteristicile și scenariile aplicabile ale tehnologiei FDM, aleg echipamentul cel mai potrivit pentru ei înșiși și utilizează pe deplin confortul și beneficiile aduse de această tehnologie inovatoare. În viitor, odată cu dezvoltarea și îmbunătățirea continuă a tehnologiei FDM, avem motive să credem că aceasta va juca un rol mai mare în mai multe domenii și va aduce contribuții mai mari la progresul societății umane.
