A fused deposition modeling (FDM ) egy additív technológia , amelyet széles körben használnak háromdimenziós modellek létrehozásában , prototípus -készítésben és ipari gyártásban.
Az FDM technológia háromdimenziós objektumok létrehozását foglalja magában, egymás utáni anyagrétegek alkalmazásával, amelyek követik a digitális modell kontúrjait. Általában a hőre lágyuló műanyagok , amelyeket izzószál vagy rudak formájában szállítanak, nyomtatási anyagokként működnek.
Az FDM technológiát S. Scott Crump fejlesztette ki az 1980-as évek végén, és 1990-ben lépett a kereskedelmi piacra.
Az eredeti " Fused Deposition Modeling " kifejezés és az FDM mozaikszó a Stratasys védjegyei. A RepRap 3D-nyomtatást kedvelői hasonló kifejezést alkottak, a „ fused filament production ” vagy FFF-et a jogi korlátozások kapcsán. Az FDM és az FFF kifejezések jelentésüket és céljukat tekintve egyenértékűek.
A Fused Deposition Printing (FDM) terméket S. Scott Crump fejlesztette ki az 1980-as évek végén, és a Stratasys 1990 óta forgalmazza. Jelenleg a technológia egyre nagyobb népszerűségnek örvend a hobbibarátok, nyílt forráskódú nyomtatókat készítők, valamint a kereskedelmi vállalkozások körében az eredeti szabadalom lejárta miatt. A technológia széles körű elterjedése viszont az e gyártási módszert alkalmazó 3D nyomtatók árának jelentős csökkenéséhez vezetett.
A gyártási ciklus egy háromdimenziós digitális modell feldolgozásával kezdődik. Az STL modell rétegekre van felosztva, és a nyomtatáshoz legmegfelelőbb módon orientált. A modell nyomtatásra való előkészítésének folyamatát " szeletelésnek " nevezik , melynek eredményeként egy G-kód generálódik. Tartalmazza az összes nyomtatási paramétert, az extruder mozgását, szükség esetén előállítják a kilógó elemek nyomtatásához szükséges tartószerkezeteket. Egyes készülékek különböző anyagok használatát teszik lehetővé egy gyártás során. Például lehetőség van egy modell nyomtatására egyik anyagból egy másik, könnyen oldódó anyagból nyomtatott támaszokkal, ami megkönnyíti a tartószerkezetek eltávolítását a nyomtatási folyamat befejezése után. Alternatív megoldásként lehetőség van ugyanabból a típusú műanyagból különböző színek nyomtatására, miközben egyetlen modellt hoz létre.
A terméket vagy „modellt” extrudálással („extrudálással”) és olvadt hőre lágyuló műanyag mikrocseppek felhordásával állítják elő, egymás után következő rétegek képződésével, amelyek az extrudálás után azonnal megszilárdulnak. [1] [2] [3]
A műanyag szálat letekercselik a tekercsről, és az extruderbe táplálják - egy olyan eszköz, amely mechanikus meghajtóval van felszerelve a menet adagolására, egy fűtőelemmel az anyag olvasztásához és egy fúvókával, amelyen keresztül az extrudálás közvetlenül történik. A fűtőelem a fúvóka felmelegítésére szolgál, ami viszont megolvasztja a műanyag izzószálat, és az olvadt anyagot szállítja az épülő modellhez. Jellemzően a fúvóka tetejét ehelyett egy ventilátor hűti, hogy a sima anyagáramlás biztosításához szükséges éles hőmérsékleti gradienst hozzon létre.
Az extruder vízszintes és függőleges síkban mozog a numerikus vezérlésű szerszámgépeknél alkalmazott algoritmusokhoz hasonló algoritmusok irányítása alatt . A fúvóka egy számítógéppel segített tervezőrendszer által megadott pálya mentén mozog . A modell rétegről rétegre épül, alulról felfelé. Az extrudert (más néven "nyomtatófejet") általában léptetőmotorok vagy szervók hajtják meg . Az FDM-ben használt legnépszerűbb koordinátarendszer a téglalap alakú , X , Y és Z tengellyel . Alternatív megoldás a hengeres koordinátarendszer , amelyet az úgynevezett „delta robotok” használnak.
Az FDM technológia rendkívül rugalmas, de vannak bizonyos korlátai. Bár kis szögben is kialakíthatók túlnyúló szerkezetek, a nagy szögekhez mesterséges támasztékokat kell használni, amelyeket általában a nyomtatási folyamat során hoznak létre, és a folyamat végén leválasztják a modellről.
Szintén a hagyományos FDM nyomtatási módszerekre jellemző az egymással szomszédos rétegek egymás utáni felhordása, ami nem biztosítja a termékek szükséges hajlítószilárdságát [4] - a polimer rétegek közötti kötődése rosszabb, mint a rétegen belül [5] , ami roncsolást okoz. a termék terhelés alatti rétegei között [6] .
A problémák megoldásának legígéretesebb módja a többtengelyes nyomtatásra való áttérés, különösen 5 szabadságfokkal. A nyomólap vagy a karima további elforgatása és megdöntése a nyomtatófej mozgásával kombinálva lehetővé teszi:
Az 5 tengelyes nyomtatók prototípusait a Mitsubishi Electric Research Labs (MERL) mutatta be 2015-ben, az Ethereal Machines Halo (India). A kereskedelmi használatra kész eszközöket a Q5D Technology CU500 (Nagy-Britannia), a Verashape Vshaper 5AX (Lengyelország) és a Stereotech 530 Hybrid (Oroszország) kínálja. Utóbbiak bejelentik saját szoftverüket (szeletelőt), amely lehetővé teszi a végrehajtó G-kód elkészítését az 5 tengelyes nyomtatáshoz automatikus üzemmódban.
Mindenféle hőre lágyuló műanyag és kompozit kapható fogyóeszközként, beleértve az ABS -t , PLA -t [7] , polikarbonátokat , poliamidokat , polisztirolt , lignint és még sok mást. Általános szabály, hogy a különböző anyagok egyensúlyt biztosítanak bizonyos szilárdsági és hőmérsékleti jellemzők között.
A Fused Deposition Modeling (FDM) gyors prototípuskészítéshez és gyors gyártáshoz használatos. A gyors prototípuskészítés megkönnyíti az újratesztelést a tételek következetes, lépésről lépésre történő frissítésével. A gyors gyártás a szokásos módszerek olcsó alternatívájaként szolgál kis tételek létrehozásakor.
Az FDM az egyik legolcsóbb nyomtatási módszer, ami az ezen a technológián alapuló otthoni nyomtatók egyre növekvő népszerűségét eredményezi. A mindennapi életben az FDM technológiát alkalmazó 3D nyomtatók segítségével különféle célzott tárgyak, valamint játékok, ékszerek és ajándéktárgyak készíthetők.
Az FDM nyomtatókat hőre lágyuló műanyaggal történő nyomtatásra tervezték , amelyet általában vékony szálakként, tekercsekre tekercselve szállítanak. A "tiszta" műanyagok választéka igen széles. Az egyik legnépszerűbb anyag a polilaktid vagy a "PLA műanyag". Ez az anyag kukoricából vagy cukornádból készül, így nem mérgező és környezetbarát, de viszonylag rövid élettartamú. Az ABS műanyag ezzel szemben nagyon tartós és kopásálló, bár érzékeny a közvetlen napfényre, és hevítés közben kis mennyiségű káros füstöt bocsáthat ki [7] . Sok, általunk napi rendszerességgel használt műanyag tárgyat ebből az anyagból állítanak elő iparilag: háztartási gépek házait, vízvezetékeket, műanyag kártyákat, játékokat stb.
A PLA-n és ABS-en kívül nylonnal , polikarbonáttal , polietilénnel és sok más, a modern iparban széles körben használt hőre lágyuló műanyaggal is lehet nyomtatni . Lehetőség van egzotikusabb anyagok – például polivinil-alkohol –, úgynevezett „PVA műanyag” használatára is. Ez az anyag vízben oldódik, így nagyon hasznos összetett geometriai minták nyomtatásához.
Nem szükséges homogén műanyagokkal nyomtatni. Fát, fémet, követ utánzó kompozit anyagokat is lehet használni. Az ilyen anyagok ugyanazokat a hőre lágyuló műanyagokat használják, de nem műanyag szennyeződésekkel. Tehát a Laywoo-D3 részben természetes faporból áll, ami lehetővé teszi "fa" termékek, köztük bútorok nyomtatását.
A BronzeFill nevű anyag valódi bronz töltőanyaggal rendelkezik, a belőle készült modellek csiszolhatók és polírozhatók, nagy hasonlóságot érve el a tiszta bronzból készült termékekkel.
Csak emlékezni kell arra, hogy a hőre lágyuló műanyagok összekötő elemként szolgálnak a kompozit anyagokban - ők határozzák meg a kész modellek szilárdsági, hőstabilitási és egyéb fizikai és kémiai tulajdonságait.
| 3D nyomtatási technológiák | |
|---|---|
| fotopolimerizáció |
|
| Tintasugaras |
|
| Tintasugaras, ragasztóval | nyomtatás |
| extrudálás | |
| Por technológia |
|
| laminálás |
|
| Lézeres technológiák |
|
| Építés additív technológiákkal |
|
| Kapcsolódó témák |
|