Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-печать: всесторонний технический обзор

Моделирование методом слоевого наплавления (FDM) — это экструзионная 3D-печатающая технология. Строительные материалы, используемые в FDM, являются термопластичными полимерами и поставляются в виде нити. В FDM деталь изготавливается путем селективного отложения расплавленного материала слой за слоем по пути, определенному CAD-моделью. Благодаря своей высокой точности, низкой стоимости и большому выбору материалов, FDM является одной из самых широко используемых технологий 3D-печати во всем мире.

Как работает моделирование методом слоевого наплавления (FDM)?

Технология FDM использует входной строительный материал в виде термопластичных нитей, который расплавляется и повторно затвердевает в желаемую форму согласно определенной CAD-модели.

FDM-принтер состоит из двух катушек: одной для строительного материала и другой для поддерживающего материала соответственно. Процесс 3D-печати Fused Deposition Modeling следует следующим основным шагам:

• Шаг 1 — После ввода CAD-данных, уже загруженная твердая нить строительного материала расплавляется с помощью тепла в головке расплавления
• Шаг 2 — Этот расплавленный жидкий пластик подается на пенистую строительную платформу в виде слоя через экструзионное сопло, которое движется во всех направлениях, как определено в CAD-данных. Этот процесс добавления жидких/полутвердых слоев один над другим повторяется. Если дизайн состоит из нависающих элементов или структур, которые могут потенциально деформироваться или согнуться, используются поддерживающие структуры. Поддерживающий материал может быть тем же, что и строительный материал, или любым другим материалом по выбору.

• Шаг 3 — В случае использования поддерживающих структур, они позже удаляются после завершения сборки.

Материалы для FDM 3D-печати

Среди наиболее широко используемых жестких пластиков для моделирования методом слоевого наплавления, Xometry предлагает: ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, Nylon PA12, Nylon PA12 Carbon-Filled, Carbon Fiber Reinforced Polyamide 12, PC-ABS Polycarbonate, PC-ISO Polycarbonate, PC-like Heat Resist Translucent, PC-Polycarbonate, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010 и ULTEM 9085.

ASA, аморфный термопластик с улучшенной устойчивостью к погодным воздействиям, широко используется в прототипировании благодаря своим отличным механическим свойствам. Плюс, он доступен в большом разнообразии цветов.

Преимущества технологии FDM

Когда речь идет о процессе FDM, эти самые важные факторы делают его одной из самых популярных технологий 3D-печати.

Экономическая эффективность

FDM известен как один из самых дешевых вариантов для 3D-печати. Когда требование от единицы до малой партии, FDM является идеальным вариантом по сравнению с его более дорогими аналогами вроде SLA или SLS. Более того, строительный материал дешевле и широко доступен, что делает прототипирование, повторное прототипирование и улучшения дизайна менее дорогими для печати, чем с другими технологиями.

Затраты на окрашивание и чистовую поверхность также снижаются, так как печати выходят окрашенными с приличной чистовой поверхностью прямо из принтера без суеты дополнительной постобработки.

Быстрое время выполнения

Процесс FDM быстр в терминах скоростей печати, быстрее многих других технологий. Поскольку строительные нити легко доступны, нет проблемы со временем при печати больших партий. Xometry доставляет FDM-напечатанные детали за 3 рабочих дня.

Может печатать в полноцветном режиме

Более 40 цветов доступны для FDM-принтеров, и количество цветовых опций продолжает расти день за днем. Цвет конечной детали в точности соответствует цвету использованной нити. Если желаемый цвет не получен, методы постобработки, такие как окрашивание или покраска, также доступны.

Меньшие отходы материала

Поскольку FDM-принтер печатает путем плавления нити и её затвердевания, нет шанса на отходы, как в MJF или SLS, где используется порошок и подвержен отходам. Также есть шанс устранить поддерживающие структуры, когда модель спроектирована тщательно.

Широкий выбор материалов

Более 10 различных видов пластиковых нитей доступны для FDM. От низкой прочности к высокой прочности материалам (PP, TPU, Nylon PA, ABS, PETG, PLA, PC в порядке возрастания растяжной прочности), FDM имеет обширный список материалов, с которыми он может печатать. Это усмотрение производителя, что использовать в зависимости от потребности. Еще одно преимущество — доступность материалов. Материалы очень часто используются и поэтому легко доступны на рынке по низкой цене.

Недостатки процесса FDM

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

Значительная ступенчатость слоев

Качество поверхности FDM-напечатанных деталей не гладкое, как у смольных деталей SLA или Carbon DLS. Поскольку FDM работает путем капания расплавленного пластика слой за слоем, ступенчатость или ступенчатость слоев очень очевидна. Изображение показывает шершавую поверхность из-за эффекта лестницы. Более того, механизм сцепления слоев делает FDM-детали анизотропными. Постобработка требуется для придания гладкости поверхности и стоит дороже.

Плохая детализация мелких элементов

Из-за природы расплавленного пластика, FDM «пот» мелкие особенности и имеет низкую размерную точность и разрешение по сравнению с другими технологиями 3D-печати и поэтому не подходит для деталей со сложными деталями. FDM определенно хороший вариант для прототипирования, где мелкие детали не важны. Если детали и размерная точность — проблема, лучше избегать FDM.

Услуги FDM 3D-печати Xometry

Xometry Europe предлагает услуги моделирования методом слоевого наплавления онлайн, для онлайн-проектов 3D-печати по запросу, как для прототипов, так и для больших партий. Со сетью более чем 2000 партнеров по всей Европе, Xometry способен доставлять детали FDM 3D-печати до 3 дней. Загрузите свои CAD-файлы в Xometry Instant Quoting Engine, чтобы получить мгновенный расчет стоимости с различными производственными опциями, доступными для FDM 3D-печати.