Усебаковае кіраўніцтва па FDM 3D-друк
Прынцыпы, матэрыялы, перавагі і прыкладанні растлумачаны
FDM 3D-друк больш не з'яўляецца нішай, гэта пераўтварае тое, як мы распрацоўваем, вырабляем і ствараем. Сярод сучасных тэхналогій 3D-друку FDM (Fused Deposition Modeling) вылучаецца сваёй даступнасцю, лёгкасцю выкарыстання і шырокай сумяшчальнасцю матэрыялаў. Гэта застаецца лепшым выбарам для педагогаў, творцаў і хатніх карыстальнікаў.
З высокадакладнымі метадамі, такімі як SLA і DLP, узнікае пытанне: Што дае FDM 3D-друку яго край? У гэтым кіраўніцтве мы даследуем, што азначае FDM, як ён працуе, матэрыялы, якія ён выкарыстоўвае, і перавагі FDM 3D-друку, а таксама, куды ён накіроўваецца далей.
FDM 3D друку працоўны прынцып
Асноўны прынцып
FDM, скарачэнне ад Fused Deposition Modeling, з'яўляецца адной з самых асноўных і зручных для карыстальніка тэхналогій 3D-друку, даступных сёння. Яго асноўны прынцып уключае ў сябе нагрэў тэрмапластычных матэрыялаў (напрыклад, PLA, ABS) да іх кропкі плаўлення з дапамогай нагрэванай соплы ў 3D-прынтэры, а затым экструзію плаўленага матэрыялу дакладна праз соплу, пласт за пластам, на будаўнічую платформу ў адпаведнасці з загад Кожны пласт астуджаецца і хутка цвёрдзіцца пасля экструзіі, надзейна зліжаючыся з пластам ніжэй яго.
Хуткі 15-секундны агляд працэсу друку FDM
FDM 3D працэс друку
Мадэляванне
Па-першае, лічбавая мадэль павінна быць створана з дапамогай праграмнага забеспячэння для 3D-мадэлявання (напрыклад, Tinkercad, Fusion 360, Blender і г.д.). Гэтая мадэль можа быць распрацавана самастойна або спампаваць у якасці файла STL з інтэрнэту. Чым больш падрабязна мадэль, тым бліжэй вынік друку будзе да ідэальнага гатовага прадукту.
Рэзкі
Завершаная 3D-мадэль імпартуецца ў праграмнае забеспячэнне для рэзкі (напрыклад, Cura, PrusaSlicer), якое "рэзае" 3D-мадэль на тонкія пласты і генеруе адпаведны G-код. G-код - гэта набор інструкцый, якія кажуць прынтару, як перамясціць галавку друку, кантраляваць тэмпературу і кіраваць хуткасцю экструзіі матэрыялу для кожнага пласта.
Друк
Пасля рэзкі файл G-кода перадаецца на 3D-прынтэр (праз USB-накопчык або сеткавае падлучэнне), і прынтэр пачынае сваю працу.
Пасляапрацоўка
Пасля завяршэння друку, звычайна патрабуецца некаторая пасляапрацоўка. Напрыклад, выдаленне апорных структур, якія выкарыстоўваюцца падчас друку, шліфаванне грубых паверхняў для паляпшэння агульнай гладкасці і эстэтыкі. Для дэталяў з канкрэтнымі патрабаваннямі, дадатковыя апрацоўкі, такія як афарбоўка, клею або паліроўка, могуць быць прымянены для паляпшэння знешняга выгляду або функцыянальнасці.
Ад віртуальнага да рэальнасці гэты працэс FDM лагічны, мае нізкі бар'ер для ўваходу, лёгка навучыцца і вельмі падыходзіць для пачаткоўцаў, студэнтаў і вытворцаў, каб увайсці ў свет 3D-друку.
Агульныя матэрыялы для FDM 3D-друку
Шырокая папулярнасць FDM у значнай ступені звязана з яго багатым разнастайнасцю расходных матэрыялаў, нізкай коштам і моцнай адаптацыйнасцю. Давайце паглядзім на некаторыя распаўсюджаныя тыпы, даступныя на рынку:
| Матэрыял | Асаблівасці і тыповыя прыкладанні |
|---|---|
|
ПЛА (палімалачная кіслата)
|
ПЛА, атрыманая з аднаўляльных матэрыялаў, такіх як кукуруза і цукровая трысціна, бяспечная, экалагічна чыстыя і выкідае мала або нічога паху падчас друку. Яго нізкая тэндэнцыя да выкручэння забяспечвае надзейную прадукцыйнасць на настольных 3D-прынтарах. Дзякуючы сваёй умеранай цеплаўстойлівасці і механічнай трываласці, ПЛА ідэальна падыходзіць для прыкладанняў з нізкім напружаннем, такіх як адукацыйныя мадэлі, дысплеі, дэкаратыўныя вырабы і бытавыя аксесуары. Ён шырока выкарыстоўваецца для фігурак DIY, аніме-калекцыйных рэчаў, індывідуальных абалонаў і персаналізаваных тэлефонных стойкаў. |
|
ABS (акрыланітрыл-бутадыен-стырол)
|
Высокая трываласць, устойлівы да ўдараў, падыходзіць для прамысловых прататыпаў і функцыянальных дэталяў. Аднак ён вылучае пахі падчас друку і схільны да скажэння, што патрабуе закрытай камеры і ацяпленага ложка. |
|
ТПУ (тэрмапластычны поліурэтан)
|
Мае добрую гнуткасць і эластычнасць, падыходзіць для друку гнуткіх прыкладанняў, такіх як падэшвы абутку і ўдараморсіўныя падушкі. Ён мае больш высокія патрабаванні да хуткасці друку і адгезіі ложка. |
|
PETG (поліэтылентэрэфталатны глікол)
|
спалучае ў сабе лёгкасць друку ПЛА з трываласцю АБС, прапануе добрую ўстойлівасць да вады і хімічную карозійную ўстойлівасць, часта выкарыстоўваецца для харчовых кантэйнераў або вонкавых прылад. |
|
Кампазітныя ніткі (напрыклад, змешаныя з драўляным парашком, вугляродным валакном, металічнымі часціцамі)
|
Такія як ўмацаваная вугляродным валакном ПЛА, драўляныя ніткі, напоўненыя металамі матэрыялы і г.д., што дае друкаваным дэталям палепшаныя механічныя ўласцівасці або дэкаратыўныя эфекты. Некаторыя кампаніі ўжо выкарыстоўваюць вугляроднае валакно PLA для частак дронаў і абалонкаў робатаў. Гэтыя матэрыялы выклікаюць значнае зносу сопла падчас друку; рэкамендуецца выкарыстоўваць загартаваную сталь сопла. |
Кіраўніцтва па выбары колеру
З пункту гледжання выбару колеру, расходныя матэрыялы для друку FDM таксама выяўляюць багатую разнастайнасць. Сярод іх, PLA ніткі прапануюць самы поўны колеравы дыяпазон, ад асноўнага чырвонага, жоўтага, сіняга і зялёнага да прахалодных градыентных колераў, флуоресцентных, свеціцца ў цемры і іншых спецыяльных эфектаў, задавальняючы амаль усе вашыя ўяўляльныя творчыя патрэ ABS і PETG таксама маюць шмат варыянтаў колеру і часта выкарыстоўваюцца ў сцэнарыях, якія патрабуюць пэўнай трываласці або ўстойлівасці да надвор'я. Хоць у TPU адносна менш выбараў, асноўны каляровы друк усё яшчэ магчымы. Што тычыцца кампазітных матэрыялаў, такіх як дрэва, вугляроднае валакно і метал, яны ў асноўным вылучаюцца сваёй матэрыяльнай тэкстурай, з адносна фіксаванымі колерамі, такімі як дрэва, вугляроднае чорнае і металічнае шэрае, у асноўным выкарыстоўваю
Як прафесійны пастаўшчык паслуг 3D-друку на заказ, мы прапануем розныя тэхналогіі друку, такія як FDM, SLA, LCD і SLM, каб задаволіць розныя патрэбы ад распрацоўкі прататыпаў да вытворчасці невялікіх партый. Калі вы адукацыйная ўстанова, каманда вытворцаў або карпаратыўны кліент, мы можам забяспечыць спецыяльныя рашэнні для 3D-друку. Каб даведацца больш, не саромейцеся наведаць наш Паслуга 3D-друку Платформа.
Налады і параметры 3D-друку FDM
Каб атрымаць лепшую прадукцыйнасць ад прынтара FDM, добрай машыны і матэрыялаў недастаткова; налады параметраў з'яўляюцца сапраўдным "душой". Рэгуляцыя некалькіх асноўных параметраў непасрэдна вызначае дакладнасць, трываласць і эстэтыку друкаваных частак:
Тэмпература плаўлення
Розныя матэрыялы патрабуюць канкрэтных тэмператур (напрыклад, PLA 190-220 ° C, ABS 230-250 ° C). Занадта нізкая тэмпература можа прывесці да дрэннай адгезіі пласта, у той час як занадта высокая можа выклікаць запушчэнне або запушчэнне соплы.
Вышыня пласта і дыяметр соплы
Вышыня пласта 0,1-0,3 мм з соплам 0,4 мм з'яўляецца агульнай канфігурацыяй. Калі жадана высокая дэталь, можна выбраць вышыню пласта 0,2 мм + сопла 0,2 мм, але час друку значна павялічыцца, падыходзіць для тонкіх мадэляў або дысплеяў.
Запоўніць шчыльнасць і падтрымкі структур
Шчыльнасць запоўнення (10% -100%) вызначае трываласць і вагу часткі; прамысловага класа функцыянальныя часткі часта выкарыстоўваюць 50% мёдовага паўнення. Падтрымковыя канструкцыі павінны быць інтэлектуальна генераваныя на аснове кутаў перавісу (> 45 °), каб пазбегнуць пашкоджання паверхні падчас выдалення.
3D-друк FDM супраць SLA
У дыскусіях аб тэхналогіях 3D-друку FDM амаль заўсёды параўноўваюцца з SLA (стэрэалітографія). Прычына простая: гэтыя два ўяўляюць сабой найбольш асноўныя, але тэхналагічна адрозніваюцца рашэнні друку. FDM вядомы сваёй нізкай коштам і універсальнасцю, у той час як SLA выдатна высокай дакладнасцю і дэталямі. Параўнанне паміж гэтымі двума стала адным з самых крытычных крытэрыяў ацэнкі для карыстальнікаў пры выбары абсталявання для 3D-друку.
Параўнанне тэхналогій
| Параўнанне аспекта | FDM (мадэляванне злітага адкладання) | SLA (стэрэалітографія) |
|---|---|---|
| Дакладнасць друку |
Сярэдняя вышыня пласта 0,1-0,3 мм, бачныя лініі пласта на паверхні
|
Высокая, да 0,025 мм, гладкая паверхня
|
| Хуткасць друку |
Хутчэй, падыходзіць для распрацоўкі прататыпаў і сярэдніх і вялікіх дэталяў
|
Адносна павольней, падыходзіць для невялікіх высокадакладных друкаў
|
| Тыпы матэрыялаў |
PLA, ABS, TPU, PETG, кампазітныя ніткі і г.д.
|
Фотаадчувальныя смолы, адносна менш тыпаў
|
| Кошт друку |
Як абсталяванне, так і расходовыя выдаткі нізкія, вельмі нізкі бар'ер для ўваходу
|
Кошты на абсталяванне і расходныя матэрыялы высокія, выдаткі на пасляапрацоўку таксама высокія
|
| Аперацыйная цяжкасць |
Просты і лёгкі ў выкарыстанні, падыходзіць для пачаткоўцаў
|
Патрабуе ачысткі і загартавання, больш складанай аперацыі
|
| Пабудаваць аб'ём |
Вялікі аб'ём будаўніцтва, падыходзіць для вырабу канструкцыйных частак
|
Невялікі аб'ём пабудовы, падыходзіць для дакладных мадэляў (машыны прамысловага класа маюць большыя аб'ёмы пабудовы і могуць падтрымліваць партыйны друк, але за больш высокую кошт)
|
| Прымяняльныя сцэнары |
Адукацыя, вытворцы, хатняе выкарыстанне, інжынерныя прататыпы, функцыянальныя часткі
|
Медыцынскія, ювелірныя вырабы, прамысловыя дакладныя формы, узоры дысплея
|
Такім чынам, хоць 3D-друк SLA працуе лепш з пункту гледжання дакладнасці і якасці паверхні, FDM мае больш поўныя перавагі
Ключавыя перавагі FDM 3D-друку
надзвычай высокая эканамічная эфектыўнасць
Калі гэта друкаванае абсталяванне або расходы на спажыўныя матэрыялы, FDM значна ніжэй, чым SLA, што робіць яго асабліва падыходзіць для асобных карыстальнікаў, адукацыйных устаноў і малых і сярэдніх прадпрыемстваў з абмежаванымі бюджэтамі. Напрыклад, 1 кг катушкі ПЛА вельмі даступны, у той час як светлаадчувальная смола значна даражэй за адзінку.
Богаты матэрыял разнастайнасці, шырокія прыкладанні
FDM падтрымлівае розныя тэрмапластычныя матэрыялы, уключаючы жорсткія, гнуткія і кампазітныя матэрыялы, якія могуць быць выкарыстаны для друку канструкцыйных дэталяў, джыгаў, машынак, творчых фігурак, бытавых дэталяў і г.д., прапануючы
Прыгожая для карыстальніка эксплуатацыя, лёгкае абслугоўванне
Няма апрацоўкі смолы, няма моцных пахаў, ясныя працэдуры працы; нават пачаткоўцы могуць хутка пачаць, што робіць яго зручным для выкарыстання ў школах, офісах або хатніх асяроддзях.
Падыходзіць для вялікомаштабнага і партыйнага друку
Машыны FDM падтрымліваюць большыя аб'ёмы будаўніцтва, падыходзяць для друку сярэдняй да вялікіх частак. У спалучэнні з некалькімі галоўкамі друку, хуткай рэзкай і пакетнай друку магчымасцяў, эфектыўнасць вытворчасці можа быць эфектыўна павышана.
Тэхнічныя прарывы і тэндэнцыі развіцця ў 3D-друку FDM
Не думайце, што FDM толькі для стварэння невялікіх прыгажок. З дасягненнямі ў галіне матэрыяльнай навукі, дакладнасці абсталявання і ўзроўню інтэлекту, тэхналогія 3D-друку FDM пастаянна прарывае свае абмежаванні і пранікае ў больш прафесійныя і высокакласныя галіны прыкладання.
аэракасмічнай
Airbus выкарыстоўвае матэрыял ULTEM ™ 9085 з тэхналогіяй FDM для друку кампанентаў палёту для самалёта A350 XWB. Гэты матэрыял мае высокае суадносіны трываласці да вагі і запальвальныя ўласцівасці, значна зніжаючы вытворчыя выдаткі і час вытворчасці.
Медыцынскае поле
Матэрыял з поліэфирнага эфирнага кетона (PEEK), дзякуючы сваёй выдатнай біясумяшчальнасці і механічным уласцівасцям, выкарыстоўваецца для 3D-друку наладжаных чэрапных імплантаў і артапедычных інструментаў, задавальняючы персаналізаваныя медыцынскія патрэ
Разумная вытворчасць
Друк FDM паступова дасягае аўтаматызацыі і інтэлекту. Інтэграванне алгарытмаў штучнага інтэлекту і сістэм маніторынгу ў рэжыме рэальнага часу дазваляе выяўляць і выпраўляць дэфекты падчас працэсу друку, паляпшаючы якасць і эфектыўнасць друку.
Акрамя таго, распрацоўка прамысловага абсталявання FDM паскараецца, з вялікімі 3D-прынтарамі, здольнымі пабудаваць аб'ёмы, якія перавышаюць 1 кубічны метр, што дазваляе друкаваць вялікія, складаныя дэталі для задавальнення патрэбаў такіх галін прамысловасці, як аўтамабільная
Хоць FDM мае перавагу ў папулярнасці, яго недахопы, такія як нізкая міжпластовая трываласць і дрэнная тэмпературная ўстойлівасць, па-ранейшаму абмяжоўваюць высокакласныя прыкладанні. Напрыклад, трываласць на цягненне нейлонавых дэталяў FDM складае толькі каля 80% ад тых дэталяў, якія лічацца ўпырскваннем, і іх доўгатэрміновая тэмпература службы не перавышае 100 ° C. У будучыні неабходна пераадолець узбакі ў прадукцыйнасці праз мадыфікацыю матэрыялу (напрыклад, ўмацаванне нанапаўняльнікам) і аптымізацыю працэсу (напрыклад, ультрагукавую зварку).
Асноўная каштоўнасць тэхналогіі FDM заключаецца ў тым, каб дазволіць інавацыям па нізкім кошце. Калі гэта студэнты, якія ствараюць праекты выпускнікаў або стартапы, якія правяраюць прататыпы прадукту, FDM прапануе магчымасць "праектавання і пабудовы па патрабаванні". Тым часам яго тэхналагічная дапаўняльнасць з SLA (напрыклад, FDM для функцыянальных частак + SLA для дысплеяў) прыводзіць 3D-друк у эпоху "гібрыднага вытворчасці". Як прадказваюць эксперты прамысловасці, тэхналогія FDM будзе бачыць больш шырокія прыкладанні ў індывідуальнай масавай вытворчасці, і гэтая вытворчая рэвалюцыя, тканая з тэрмапластыкі, далёка не скончана.