3D-печать методом наплавления (FDM):обзор технологии

Моделирование методом наплавления (FDM) — это технология 3D-печати, основанная на экструзии. Строительные материалы, используемые в FDM, представляют собой термопластичные полимеры и имеют форму нити. В FDM деталь изготавливается путем выборочного нанесения расплавленного материала слой за слоем по траектории, заданной моделью САПР. Благодаря высокой точности, низкой стоимости и большому выбору материалов FDM является одной из наиболее широко используемых технологий 3D-печати во всем мире.

Как работает моделирование наплавленным осаждением (FDM)?

В технологии FDM используется исходный материал для построения в виде термопластичных нитей, которые разжижаются и повторно затвердевают до нужной формы в соответствии с определенной моделью САПР.

Принтер FDM состоит из двух катушек:одна для рабочего материала, а другая для вспомогательного материала соответственно. Процесс 3D-печати методом наплавки состоит из следующих основных этапов:

• Шаг 1 – После ввода данных САПР уже загруженная нить твердого строительного материала сжижается с помощью тепла в головке разжижителя
• Шаг 2 – Этот расплавленный жидкий пластик подается на пенопластовую платформу в виде слоя через экструзионное сопло, которое движется во всех направлениях, как указано в данных САПР. Этот процесс добавления жидких/полутвердых слоев один над другим повторяется. Если конструкция состоит из выступов или конструкций, которые потенциально могут деформироваться или изгибаться, используются опорные конструкции. Вспомогательный материал может быть таким же, как и строительный материал, или любым другим материалом по выбору.

• Шаг 3 – В случае использования опорных конструкций они удаляются после завершения сборки.

Материалы для 3D-печати FDM

Среди наиболее распространенных жестких пластиков, используемых для моделирования методом наплавления, Xometry предлагает:ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, нейлон PA12, нейлон PA12 с углеродным наполнителем, полиамид 12, армированный углеродным волокном, поликарбонат PC-ABS, поликарбонат PC-ISO, ПК-подобный термостойкий полупрозрачный, ПК-поликарбонат, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010 и ULTEM 9085.

ASA, аморфный термопласт с улучшенной атмосферостойкостью, широко используется в прототипировании благодаря своим превосходным механическим свойствам. Кроме того, он доступен в большом разнообразии цветов.

Преимущества технологии FDM

Что касается процесса FDM, то это наиболее важные факторы, которые делают его одной из самых популярных технологий 3D-печати.

Экономичность

FDM известен как один из самых дешевых вариантов 3D-печати. Когда требуется от единицы до небольшой партии, FDM является идеальным вариантом по сравнению с его более дорогими аналогами, такими как SLA или SLS. Кроме того, строительный материал дешевле и широко доступен, что делает прототипирование, повторное прототипирование и улучшение дизайна менее затратным для печати, чем при использовании других технологий.

Затраты на окраску и отделку поверхности также снижаются, поскольку отпечатки получаются окрашенными с достойной поверхностью прямо из принтера без дополнительной постобработки.

Быстрый возврат

Процесс FDM быстр с точки зрения скорости печати, быстрее, чем многие другие технологии. Поскольку нити для сборки легко доступны, нет проблем со временем и при печати больших партий. Xometry поставляет печатные детали FDM всего за 3 рабочих дня.

Возможна полноцветная печать

Для FDM-принтеров доступно более 40 цветов, и количество цветовых вариантов увеличивается день ото дня. Цвет конечной части точно соответствует цвету используемой нити. Если желаемый цвет не получен, также доступны методы постобработки, такие как окрашивание или окрашивание.

Меньше отходов материала

Поскольку принтер FDM печатает путем плавления нити и ее затвердевания, нет никаких шансов на потери, как в случае MJF или SLS, где используется порошок, который склонен к потерям. При тщательном проектировании модели также можно исключить опорные конструкции.

Широкий выбор материалов

Для FDM доступно более 10 различных видов пластиковых нитей. От низкопрочных до высокопрочных материалов (PP, TPU, нейлон PA, ABS, PETG, PLA, PC в порядке возрастания предела прочности на растяжение) FDM имеет обширный список материалов, которыми можно печатать. Производитель решает, что использовать в зависимости от необходимости. Еще одним преимуществом является доступность материалов. Материалы очень часто используются и, следовательно, легко доступны на рынке по низкой цене.

Недостатки процесса FDM

Помимо преимуществ, которые предлагает FDM, есть также несколько общих недостатков, которыми обладает FDM.

Значительный шаг по слоям

Качество поверхности деталей, напечатанных методом FDM, не такое гладкое, как у деталей SLA или Carbon DLS, напечатанных смолой. Поскольку FDM работает путем сбрасывания расплавленного пластика слой за слоем, наличники лестницы или ступени слоя очень очевидны. На изображении показана шероховатая поверхность из-за эффекта лестницы. Кроме того, механизм сцепления слоев делает детали FDM анизотропными. Постобработка необходима для придания поверхности гладкости и стоит дороже.

Потеет мелкие детали

Из-за природы расплавленного пластика FDM выделяет мелкие детали и имеет самую низкую точность размеров и разрешение по сравнению с другими технологиями 3D-печати и, следовательно, не подходит для деталей со сложными деталями. FDM, безусловно, хороший вариант для прототипирования, когда мелкие детали не важны. Если вас беспокоят детали и точность размеров, лучше избегать FDM.

Услуги 3D-печати FDM от Xometry

Xometry Europe предлагает онлайн-услуги по моделированию методом наплавления для проектов 3D-печати по требованию, как для прототипов, так и для больших партий. Имея сеть из более чем 2000 партнеров по всей Европе, Xometry может поставлять детали для 3D-печати FDM в течение 3 дней. Загрузите файлы САПР в Xometry Instant Quoting Engine, чтобы получить мгновенную смету с различными производственными вариантами, доступными для 3D-печати FDM.