FDM 3D-печать: выбор между настольными и промышленными решениями

Моделирование методом слоевого наплавления (FDM) часто ассоциируется с идеей дешевой 3D-печати. Фактически, низкая стоимость и относительная простота процесса FDM делают его идеальным для использования в различных приложениях. Еще одно преимущество — печать в цвете, снижающая стоимость постобработки. В FDM-принтерах тонкая нить термопластиков (т.е. пластиков, которые плавятся при нагревании, затвердевают при комнатной температуре) подается в сопло. Сопло нагревается и плавит пластик, который затем аддитивно наносится последовательными тонкими слоями для построения 3D-моделей.

В настоящее время процесс FDM 3D-печати может использоваться в различных сегментах и приложениях как для потребительской, так и для промышленной 3D-печати.

Настольная 3D-печать

Настольная 3D-печать или потребительская FDM-печать ориентирована на хоббистов и любителей дома с небольшими, доступными и простыми в использовании 3D-принтерами. Она позволяет потребителям или хоббистам экспериментировать с их CAD-дизайнами и получать представление о их выполнимости. Поскольку FDM-нити также дешевы по цене, это дает большой простор для корректировки исходного дизайна и любых модификаций.

Особенности

• Цена: FDM — один из самых дешевых вариантов печати на рынке. Её цена может начинаться уже от 200 евро. Дешево как в плане печати, так и строительного материала. По сравнению с аналогами вроде SLA и MJF, которые также в основном используются для прототипирования, FDM дешевле и предлагает бесшовное производство.
• Объем печати: Потребительские 3D-принтеры предназначены для домашнего использования. Следовательно, их можно назвать мини-версией своих профессиональных аналогов. Размер печати варьируется от 10 × 10 × 10 мм до 200 × 200 × 200 мм.
• Материалы: Самые распространенные материалы для хоббийной 3D-печати — PLA, ABS, PETG, ASA. Они дешевы по цене и легко доступны.
• Разрешение: Обычное разрешение настольного 3D-принтера — 100–1000 микрон по направлениям X-Y и около 500 микрон (0,5 мм) в направлении Z.

Применение

Большинство настольных 3D-принтеров ни достаточно мощны, ни достаточно эффективны для использования в быстром прототипировании в промышленных приложениях. Они нацелены на хоббистов и домашних пользователей, которые хотят создавать запасные части, кастомизированные предметы, игрушки и декоративные объекты и т.д. Процесс печати обычно медленный; сложный дизайн может занимать несколько часов на печать и часто требует надзора пользователя. Ограничения в плане печатающих материалов и скорости означают, что потребительские 3D-принтеры лучше всего используются дома.

Ограничения

• Меньший объем печати: Объем печати настольных 3D-принтеров редко превышает 200 × 200 × 200 мм. Это ограничивает применение принтера мелкомасштабными объектами.
• Низкое разрешение: Настольные 3D-принтеры обычно печатают при 100 микронах. Это значительно ниже, чем самое низкое разрешение, доступное на профессиональных принтерах.
• Меньший выбор материалов: Потребительские 3D-принтеры могут использовать лишь горсть пластиковых материалов для печати.
• Низкая скорость печати: Низкая скорость печати и частые ошибки печати — главные вызовы для широкого внедрения 3D-печати.
• Низкая точность: Хотя точность постепенно улучшается с каждым поколением настольных 3D-принтеров, она остается ниже-par по сравнению с профессиональными 3D-принтерами. Это ограничивает сложность объектов, которые можно печатать.

Промышленная 3D-печать

Промышленная 3D-печать (также называемая «профессиональной 3D-печатью») — промышленный аналог потребительской 3D-печати. Она в основном используется для концептуального моделирования, инструментального оснащения, производства, функциональных прототипов, а также деталей для конечного использования. Профессиональные принтеры, как Stratasys 3D-принтеры, значительно дороже, мощнее и эффективнее настольных принтеров.

Особенности

• Цена: Профессиональные 3D-принтеры используются дизайнерами и производителями продуктов для изготовления форм и прототипов. Они также должны быть способны эффективно печатать большие объекты и поэтому дорогие. Строительный материал тоже дорог. Обычно в итоге это оказывается в 5-6 раз дороже по сравнению с потребительской печатью.
• Объем печати: Объем печати — значительное соображение в профессиональных 3D-принтерах, так как он определяет наибольшую деталь, которую можно построить за один раз. Размер печати варьируется от 200 × 200 × 300 мм до 914 × 610 × 914 мм в зависимости от принтера.
• Материалы: Самые распространенные материалы — PC, ABS M30, ULTEM.
• Разрешение: Разрешение относится к минимальной толщине строительного слоя. Это ключевое требование для профессиональных приложений. Профессиональные принтеры могут печатать с разрешением до 16 микрон (Stratasys Objet1000). Высококлассные производственные принтеры могут даже печатать слои толщиной всего три микрона (3D Systems Pro 60 HD).

Материалы

Одним из главных преимуществ промышленных принтеров над их настольными аналогами является диапазон материалов, в которых они могут печатать. Большинство производителей имеют свой специально спроектированный портфель проприетарных материалов. Широкий диапазон доступных материалов означает, что конечные пользователи могут выбрать материал, соответствующий их требованиям печати.
Промышленные принтеры также позволяют использовать гораздо более продвинутые материалы. В качестве примера, Xometry предлагает специальную опцию FDM 3D-печати для деталей из ABS с материалом M30 Stratasys, который имеет более высокую прочность и лучшие свойства, чем стандартный вариант.

Применение

Концептуальное моделирование

Концептуальное моделирование подразумевает оживление ранних идей и концепций. Концептуальное моделирование распространено в дизайне, инженерии и архитектурных фирмах для тестирования, проверки и улучшения исходных сырых дизайнов.

Производство форм

Профессиональные 3D-принтеры позволяют производителям изготавливать формы и литьевые модели для инструментов, приспособлений и фикстур в собственном производстве за часы, что резко сокращает время производства.

Быстрое производство

Сниженные затраты и более быстрые скорости производства означают, что производители могут использовать 3D-принтеры для создания деталей для конечного использования напрямую без инструментов. Быстрое производство может стать жизнеспособной альтернативой конвейерному производству в ближайшие несколько лет, если технологии 3D-печати продолжат прогрессировать в текущем темпе.

Быстрое прототипирование

Одним из ключевых преимуществ профессиональных принтеров является их способность производить движущиеся детали в разных материалах. Это позволяет производителям создавать полностью функциональные прототипы для целей тестирования. Быстрое прототипирование может повысить производительность и помочь выявлять ошибки на ранней стадии процесса проектирования.

Ограничения

Дорогая печать

Дороговизна печати возникает из-за дорогого строительного материала. Существуют другие процессы, такие как SLA и SLS, которые почти на том же ценовом уровне и также предлагают разные материалы.

Заключение

Таблица ниже дает краткое резюме обоих типов принтеров.

	Настольная 3D-печать	Промышленная 3D-печать
Цена принтеров	€	€€€
Объем печати	10 × 10 × 10 мм до 200 × 200 × 200 мм	200 × 200 × 300 мм до 914 × 610 × 914 мм
Разрешение	~1000 микрон (X-Y) – 500 микрон (Z)	~3 – 16 микрон
Скорость	Низкая	Высокая
Точность	Средняя	Высокая

Xometry Europe предлагает быстрые, надежные и высокоточные промышленные услуги FDM 3D-печати. Через наш Instant Quoting Engine и нашу сеть более чем 2000 производителей мы гарантируем, что вы переживете бесшовный процесс производства деталей, от расчета стоимости до доставки до двери.