Подробный обзор технологии FDM-печати

Технология FDM для 3D-печати получила широкое распространение благодаря своей простоте, низкой стоимости и доступности. Расходные материалы. материалы При использовании FDM принтеры имеют различные химические составы и потребительские характеристики; знакомство с печатью 3D-объектов является хорошим началом работы с технологией FDM. В конечном счете, 3D-принтер может покорить все этапы работы.

• 1 Объяснение технологии печати FDM
• 2 Материалы, используемые 4 Процесс прямой FDM-печати
• 3 Процесс подготовки модели к печати FDM
• 4 Процесс прямой FDM-печати
• 5 Свойства, цвет и точность готового изделия
• 6 Полезные видео

Описание технологии FDM-печати

В основе технологии FDM ( как и других технологий 3D-печати) лежит принцип создания трехмерных объектов с помощью последовательных слоев расходных материалов материала связанных друг с другом в процессе разработки изделия.

Создание пластиковой детали требует цифрового 3D модель Данные загружаются в принтер в формате STL. Затем файлы обрабатываются («разрезаются» на слои) и преобразуются в программу, которая управляет процессом печати.

Нити (расходные материалы материал ) FDM-принтеров будут представлять собой термопластик в виде нитей или стержней, намотанных на бобины. Он поступает в экструдерный двигатель принтера. модуль Экструдер. В печатном узле пластиковая нить нагревается, расплавляется и вытягивается через отверстие настольного металлического сопла. Изделие печатается слоями снизу вверх от нагретого слоя пластической массы (клея).

Таким образом происходит формирование изделия модели Экструдер перемещает заготовку в горизонтальном направлении. Экструдер перемещает заготовку по горизонтали (спереди назад, справа налево) и по вертикали (вверх и вниз). Печать. модуль Управляется шаговым двигателем, который точно воспроизводит контуры заготовки.

На принтере FDM можно печатать любые типы объектов: полые или сплошные материалы, простые геометрические формы или сложные конфигурации — все зависит от цифрового стандарта, выбранного пользователем.

Сложные формы (горизонтальные полосы, тонкие углы, острые углы) печатаются с помощью основных и вспомогательных опор, чтобы избежать деформации. материала ( материала (Опоры). После остывания работы вспомогательные опоры удаляются.

Информация! Принтеры имеют много печатающих головок: так можно создавать модели Термопластик разных цветов. или использовать Может быть основная филаментная головка и вспомогательная головка для создания сложных геометрических форм.

Печать выкройки мехового изделия для матраса используется Создайте функцию. моделей (Moc k-Ups) компьютеры, автомобили и строительное оборудование.FDM-принтеры также могут использоваться для печати повседневных предметов, таких как мебель, сувениры и игры.

Бытовые модели FDM-принтеры предназначены для производства небольших объектов. Промышленные устройства с большими рабочими платформами (1000 мм x 1000 мм) могут создавать большие пластиковые зазоры и проектировать оригинальные размеры.

Материалы, используемые 4 Процесс прямой FDM-печати

Наиболее распространенные материалы для нитей (расходные материалы) материалы ), используемые Для FDM-принтеров это плавкие полимеры (ABS и PLA). Они дешевы и достаточно прочны; температура плавления нитей ABS и PLA невысока — до 210°C. использовать В простейших домашних условиях моделях принтеров.

Основным недостатком АБС-пластиков является значительная усадка готового изделия. Для уменьшения термической усадки АБС-полимеров используют используют печатают с закрытой рабочей камерой и подогревом рабочей платформы. Таким образом, изделие медленно остывает и не дает значительной усадки.

ВАЖНО: Сырье на основе пластика PLA используется для производства пищевых продуктов, контактирующих с пищей. Оно нетоксично, но быстро приходит в негодность (срок службы не более 2 лет). модели (Срок службы не превышает 2 лет).

Другие расходные материалы , используемые Трехмерные принтеры используются для создания компонентов со специфическими функциями (выносливость, термостойкость, химическое воздействие), так как они значительно дороже, но обладают ценными потребительскими характеристиками.

• ПК (поликарбонат). Используется в офтальмологии (для изготовления линз). Благодаря высокому коэффициенту светопропускания. используется Является аналогом стекла; плавится при температуре 250-300°С. Это следует учитывать при выборе принтера. В среднем в три раза дороже пластиковых брюшных мышц.

• ПВААК (поливинилацетат). Растворим в воде, растворяется при температуре 165-170 c. Один из самых популярных. материалов Опоры легко удаляются из готового изделия.

• ПЭТТ (полиэтилентерефтален). Расходный материал. материал Высокая прочность для изготовления ответственных структурных компонентов. Температура плавления 200-220⁰C, матрас продукта быстро мутнеет. Предпочтительно. использовать Предпочтительно нагревать до 75°C.

• Термопластичные эластомеры. Различные полимеры с добавлением каучука. Используются для печати прочных компонентов шин.
• Нейлон. Жесткий, полый, химически закрепленный. материал . Плавится при температуре около 250°C. Материал не выделяет токсичных паров при нагревании, но сильно впитывает воду. Используется для прочных деталей и деталей с меньшим специальным весом.

Информация! В качестве расходного материала. материала Для FDM-принтеров могут использоваться не только полимеры, но и расплавы и пластмассы (например, воск и металл) в виде намотанной на катушку нити.

Процесс подготовки модели к печати FDM

Начало процесса 3D-печати с подготовки Редактирование цифровых 3D-моделей. Цифровые стандарты могут быть созданы вручную с помощью графической программы или автоматически с помощью 3D-сканирования.

Для создания 3D-модели необходимы следующие объекты

Параметры будущего изделия загружаются в STL-файл. Цифровая модель «нарезается» на тонкие части с помощью специальной программы измельчения. модель ‘STL-файл преобразуется в код G Код содержит алгоритмы внесекционных перемещений и основные параметры печати.

• Температура печати модуля ;
• Толщина слоя (анализ),
• Форма и размер изделия,
• Скорость работы печатающей головки,
• степень заполнения изделия (пустота или компактность).

При необходимости в программу добавляется информация о вспомогательной информации, напечатанной со второго экструдера. Затем файл программы загружается в принтер через устройство чтения карт памяти или порт USB, и запускается процесс печати.

Важно! моделей Для создания цифровых отпечатков, пригодных для 3D-печати, необходимо программное обеспечение CAD-проектирования. Если у вас нет времени на покорение программ и программ для редактирования графики, предпочтительнее использовать 3D 3D модели (платные и бесплатные) из электронной библиотеки Shapeways с 3D 3D моделями.

Процесс непосредственной печати FDM

Мастер-кружок FDM можно разделить на несколько этапов.

1. Процесс печати активируется электронным чеком, который выполняется точно по алгоритму загруженного кода G.
2. Нить (расплавленный пластик в виде нити или стержней) поступает в печатающий узел принтера и нагревается при высокой температуре.
3. Расплавленный пластик выдавливается через отверстия металлического сопла и наносится сначала на рабочий стол принтера, а затем на уже отпечатанный слой.
4. Пластиковые детали изготавливаются снизу вверх, свариваясь между теплыми нитями. Там, где это необходимо, слои изделия чередуются со слоями опорных элементов.
5. После завершения печати детали охлаждаются и убираются с рабочего стола.

Расходный материал Пластиковые нити различаются по температуре плавления и толщине. Пластиковые нити плавятся (до 200°C c) и ударопрочны (300-350°C⁰c). Это следует учитывать при выборе принтера — бытовые принтеры, как правило, нагревают нити очень слабо. модели Этот параметр следует учитывать при выборе принтера. Бытовые принтеры нагревают только ламинат, в то время как промышленные принтеры используют большую тепловую мощность.

Пластиковая нить или стержень могут быть тонкими (диаметр 1. 75 мм) или толстыми (3 мм). Для каждого пересекающегося участка подбирается соответствующее сопло с диаметром отверстий от 0. 15 мм до 0. 5 мм.

Внимание! Каждая модель Принтер может работать только с одним размером полимера, поэтому выбирайте расходные материалы в соответствии с возможностями машины. материалы Выбирайте расходные материалы для всех размеров, исходя из возможностей принтера.

Первый слой заготовки укладывается непосредственно на строительную пластину. Качество изделия зависит от того, насколько хорошо пластик «прилипает» к рабочему столу. Если устройства плохо выровнены, нижний слой не прилипнет к конструкционной пластине, и принтер будет печатать в воздухе, не производя никакого продукта.

В случае, когда расстояние между печатной модулем платформой очень мало, пластик не извлекается экстрактором и печать не начинается. Поэтому необходимо контролировать начало производственного цикла (печать нижнего слоя изделия) и при необходимости останавливать и перезапускать принтер.

Свойства, цвет и точность построения готовых изделий

Качество продукции, производимой FDM-принтерами, зависит от типа расходных материалов материала Качество продукции, производимой FDM-принтером, зависит от типа расходных материалов и параметров печати.

Основным недостатком пластиковых зазоров называют ребристые поверхности. Это связано с тем, что нить используемый принтеры имеют форму нити. Поскольку слои пластика осаждаются один за другим, они образуют нерегулярную структуру с ярко выраженными шероховатостями и ребрами жесткости. Более гладких деталей можно добиться, уменьшив толщину слоя пластика. Это можно отрегулировать во время программирования. модели .

Посмотрите примеры изделий, изготовленных по технологии FDM.

Важно: печать изделий с высоким разрешением занимает больше времени и снижает производительность принтера.

Шероховатость и зелень также можно удалить с пластиковых деталей при последующей обработке. Готовое изделие можно сгладить механически или использовать химические растворители (наиболее часто используемые используется ацетон).

В этом видео показан постпроцесс 3D-печати моделей Печать по технологии FDM:

Пластиковые детали также могут деформироваться во время печати из-за неравномерности слоев. Это часто случается с деталями из полимера ABS. Расходные материалы. материал сжимается во время охлаждения, и пламя получается неравномерным. Это может привести к искажению и деформации верхнего слоя пластика.

Это особенно заметно на небольших участках (штыри, углы, шипы, мелкие пересечения). Специалисты рекомендуют печатать такие изделия с материалом поддержки и использовать принтеры с подогреваемыми конструкционными пластинами. Это позволяет заготовке остывать медленнее, что приводит к меньшей деформации.

Информация! Для печати на пластике ABS подходит принтер с закрытым рабочим столом, защищенным от воздушного потока.

Также возможна печать на FDM-принтерах. как однотонные, так Можно печатать и цветные изделия. Выбор цветов нитей очень велик и зависит только от модели. Также можно выбрать расходные материалы материалы различные текстуры (например, композитные материалы, имитирующие деревянные поверхности). Разноцветные детали можно изготовить только на одном устройстве с двумя или тремя экструдерами.

Дешевая пряжа (ABS или PLA) не подходит для производства критических компонентов или композитов. Из этих расходных материалов невозможно изготовить детали точных размеров. материалов Невозможно изготовить детали с точными размерами и требуемыми функциональными свойствами. Некоторые дефекты (несоответствие размеров) могут быть исправлены путем финишной обработки. Однако, поскольку ударопрочность и устойчивость деталей к гниению напрямую зависят от качества пластика, для механических деталей рекомендуется использовать использовать Полимер пике или нейлон.

Технология FDM-печати подходит для создания простых приемлемых изделий, таких как игрушки, сувениры, предметы интерьера и мебельные аксессуары. Для печати могут быть изготовлены изделия для дома, но не для домашних принтеров моделей Сложные формы с тонкими деталями делают целесообразным выбор других способов генерации (селективное лазерное огнетушение, немедленное лазерное осаждение металла).

Полезное видео

В этом видеоролике подробно рассказывается о материалах о методах, используемых для FDM-печати: