3D печат: fdm технология

Моделирането чрез разтопено отлагане (FDM) е метод за създаване на триизмерен обект с помощта на непрекъсната нишка от термопластичен материал. FDM технологията е разработена през 1988 г. от съоснователя на Stratasys Скот Крамп. Тя се състои в създаването на триизмерен обект от разтопен пластмасов материал.

Кратко описание на процеса

Конците излизат от голямата шпула през движещия се екструдер на принтера и се полагат върху модела, който трябва да бъде построен. Движението на главата се контролира от компютър. По правило основният маршрут е в хоризонталната равнина. През това време тя успява да отпечата един слой от модела с помощта на технологията FDM, след което се издига на малка височина, за да формира следващия слой.

Разтопена нишка

При повечето устройства за 3D печат захранващият материал се доставя като шпула с навита върху нея нишка. По време на процеса нишката се екструдира през екструдера. Екструдерът има 2 края - студен и горещ. Студеният край се използва за изтегляне на влакното от барабана с помощта на зъбни колела или ролки и подаването му към горещия край. Стъпков двигател управлява скоростта на подаване на преждата.

Нагревателната камера и дюзата са разположени в горещия край на FDM-съвместим екструдер. В нагревателната камера се подава втечняващо вещество, за да се разтопи нишката. Той се използва за превръщане на суровината в течност. Разтопеният материал се изтласква от дюзата на тънки, лепкави топчета и се залепва за детайла. Диаметрите на дюзите обикновено са между 0,3 и 1 mm. В зависимост от използваната суровина за 3D принтиране могат да се използват различни методи на нагряване и видове дюзи.

Моделиране чрез сливане (FDM)

FDM е технология за 3D печат. То е едно от следните най-често срещаните методи за създаване на триизмерни обекти с помощта на 3D принтер. Процесът на отпечатване се предшества от подготовка на модела с помощта на софтуер. Тази стъпка генерира STL (стереолитографски файлов формат) файл, съдържащ 3D цифровия модел. Моделът е разделен на слоеве и ориентиран в пространството. Ако е необходимо, се създават помощни устройства. Процесът на моделиране се нарича "нарязване" - "разделяне на слоеве".

Дюзата е монтирана на стойка за дюзи и се движи в равнината XY. Докато дюзата се движи по програмираната траектория, тя отлага малки топчета разтопена пластмаса в програмираните точки, които влизат в контакт с основата или с предварително втвърдените слоеве и изсъхват бързо. Според FDM технологията разтопените топчета се поставят възможно най-близо едно до друго, за да образуват непрекъснат слой.

Щом един слой бъде завършен, платформата се придвижва нагоре (надолу) по оста Z и се създава следващият слой. Процесът продължава до пълното завършване на продукта.

За качественото залепване на едната следа към другата е необходима определена температура на продукта, затова системата за 3D принтиране се намира в камера, в която температурата се поддържа малко над точката на топене на пластмасата.

Като суровини могат да се използват следните материали, като полистирен, Полиамид, поликарбонат, полимлечна киселина и други. Тези материали имат различни якостни и температурни характеристики. Дори цветът на материала оказва влияние върху здравината.

Области на приложение

Технологията за печат FDM се използва в технологиите за създаване на прототипи и бързо производство. Бързото създаване на прототипи улеснява итеративното тестване. Освен това този метод на моделиране намира приложение в тъканното инженерство в медицината.

Перспективи за 3D принтирането

Понастоящем има много проекти, насочени към рециклиране на пластмасови отпадъци в материал за създаване на триизмерни обекти с помощта на компютърни технологии. Няколко компании разработват 3D принтери за домашна употреба с поддръжка на FDM.

Много популярен е проектът RepRap, чрез който могат да се създават части от едно и също устройство. С други думи, той има способността да се самовъзпроизвежда. Авторите на проекта смятат, че тези устройства ще премахнат необходимостта от скъпоструващи производствена инфраструктура за да създавате сложни продукти.