Технология 3D‑печати FDM

Принцип работы

Принцип построения изделий по технологии FDM заключается в послойном выращивании из предварительно расплавленной пластиковой нити. Алгоритм печати примерно следующий.

1. 3D‑модель в формате STL передается в программное обеспечение 3D‑принтера.

2. Программа автоматически (или оператор вручную) располагает модель в виртуальном пространстве рабочей камеры. Затем программа автоматически генерирует поддерживающие элементы поддержки, если это необходимо, рассчитывает количество расходных материалов, а также время выращивания изделия.

3. Перед запуском процесса печати модель автоматически разделяется на горизонтальные слои и рассчитывает пути перемещения печатающей головки.

4. Запускается процесс 3D‑печати. Нагревающая головка с фильерами (экструдер) расплавляет тонкую пластиковую нить (леску) и послойно укладывает ее в заранее определенных местах согласно данным математической 3D‑модели. Расплавленный материал охлаждается и затвердевает.

5. Когда слой закончен, платформа перемещается вниз или вверх (зависит от модели 3D-принтера), и новый слой наплавляется на уже схватившийся. Этот процесс повторяется, пока модель не будет напечатана целиком.

6. Вспомогательные конструкции, если они были, после завершения печати удаляются вручную или растворяются в специальном растворе.

7. Готовое изделие может быть использовано в напечатанном виде или подвергнуто постобработке: шлифовке, грунтовке, покраске и т.д.

Особенности технологии

Большой выбор материалов

3D-принтеры FDM предназначены для печати разными термопластиками, в том числе высокотемпературными. Существуют десятки (если не сотни) видом FDM-материалов для разных задач. Они различаются по цвету, прочности, устойчивости к деформации, температуре плавления, цене, токсичности.

Материалы для FDM-печати выпускает множество производителей (Россия, Китай, Европа и др.), марки которых имеющие разные физико-механические свойства. Это еще больше расширяет выбор. Пластики для FDM-печати продаются в виде нитей (филаментов), прутьев или гранул.

Подробнее о пластиках для FDM-печати >>

Низкая себестоимость и простое обслуживание

FDM — самый доступный метод 3D-печати. Оборудование и расходные материалы обходятся пользователям дешевле, чем альтернативные методы печати. Дорогостоящие установка и обучение не требуются. Детали для FDM-принтеров можно найти быстро и дешево.

Гибкость настроек печати

При подготовке модели к печати, вы можете выставить необходимые вам настройки. В большинстве систем FDM вы получаете возможность регулировать скорость построения, высоту слоя, скорость работы охлаждающего вентилятора и т.д. Например, если вам нужно быстро производить крупные компоненты, вы можете использовать сопла большего размера и более толстые слои материала.

Доступность для новичков

Если вы используете простую в использовании нить, например PLA, вы можете научиться печатать базовую модель на 3D-принтере всего за несколько минут. Система логична и проста для понимания. В сети существует множество обучающих материалов по работе с FDM и готовых для загрузки в ПО 3D-принтера цифровых моделей.

Большой выбор принтеров

На основе технологии FDM работают как дешевые домашние принтеры, так и промышленные высокоточные системы. На рынке существует большой выбор моделей для разных задач. Ниже — коротко о нескольких популярных FDM-принтерах.

Picaso Designer XL PRO S2

Печатает быстро и без потери качества. Камера размером 360х360х610 мм позволяет создавать объемные объекты. Целевая температура в камере поддерживается во время всей печати. Благодаря этому используется весь полезный объем камеры практически для любых материалов.

F2 Lite

Этот 3D-принтер отечественной сборки представляет собой надежную профессиональную систему 3D-печати с двойным экструдером и широким спектром совместимых материалов. Подходит для печати прототипов и мелкосерийного производства.

Creatbot D600 Pro

Работает с высокотемпературными пластиками. Отсек для предварительной сушки позволяет подготовить материал к печати, благодаря чему он ложится стабильнее и точнее. Особая система подачи пластика позволяет изготавливать изделия с точностью до 50 микрон.

Какие изделия печатают?

По свойствам

Прочные и износостойкие

Изготовленные по технологии FDM детали устойчивы к эксплуатационным нагрузкам. Поэтому замена металлических компонентов легкими и прочными FDM-деталями применяется в разных сферах. Например, марсоход NASA имел около 70 термопластиковых деталей, которые выдерживали сверхагрессивные условия космоса.

Большие

Многие FDM-принтеры обладают большими камерами построения, что позволяет крупногабаритные изделия, например, турбины. Поэтому они успешно применяются в таких отраслях как аэрокосмическая промышленность, судостроение, автомобильная индустрия.

Цветные и однотонные

Выбор филаментов для FDM очень широк и позволяет печатать как однотонные или прозрачные, так и цветные изделия. При желании готовые детали можно красить.

По функциональности

Прототипы

FDM — самая популярная технология изготовления недорогих прототипов для проверки внешнего вида и функционирования конечной продукции. Приближенные по точности к серийным изделиям, прототипы позволяют быстро и экономично проверять идеи, вносить улучшения, исправлять ошибки.

Замена сломанных изделий

FDM-печать — способ быстро заменить сломанную или снятую с производства деталь. Сначала объект с помощью 3D-сканера копируется по имеющейся информации или образцу. Сломанные элементы сшиваются в цифровом виде. Полученная 3D-модель загружается в программное обеспечение FDM-принтера, настраивается печать. В результате получается точная копия утраченной детали.

Такой подход применяется в машиностроении, обрабатывающей промышленности, биомедицинской инженерии, дизайне и многих других отраслях.

Основные материалы

PLA

Один из самых популярных материалов в сфере 3D-печати по технологии FDM. Хорошие физико-механические свойства позволяют использовать его для печати декоративных моделей и прототипирования, для деталей, работающих под нагрузкой.

Подробнее о PLA >>

ABS

Ударопрочный пластик, превосходно подходит для 3D-печати предметов, несущих нагрузку: шестерней, механизмов, корпусов, крючков, рукояток, держателей. Отлично поддается механической обработке и покраске.

Подробнее об ABS >>

PEEK

Полукристаллический полимер. Отличается высокотемпературной устойчивостью, имеет выдающиеся механические и эксплуатационные характеристики, сохраняющиеся при рабочих температурах до +310 С. В некоторых случаях позволяющий заменять металлы, например в производстве авиационных деталей или имплантатов.

Подробнее о PEEK >>

ULTEM

Этот термопластик идеален для аэрокосмический, автомобильной и оборонной отраслей. Он дает возможность конструкторам и производственным инженерам создавать передовые функциональные прототипы и конечные изделия методом 3D-печати.

Подробнее об ULTEM >>