FDM printanje: Što je to FDM

FDM tehnologija veoma je popularna u brojnim industrijama. U ovom ćemo članku pisati o FDM printanju: što je to FDM, objasnit ćemo što je FDM, kako funkcionira, njegove komponente i kompatibilne filamente. Također, razgovarat ćemo o procesu korak po korak, o njegovim prednostima i nedostacima, uobičajenim problemima i kako ih riješiti. Stoga pažljivo pročitajte članak kako biste otkrili na koje načine možete poboljšati svoje printeve.

Uvod u FDM printanje

FDM je najraširenija tehnologija u većini industrija i ima najveći broj 3D pisača u svijetu. To je vjerojatno prvi proces na koji pomislite kada čujete izraz “3D printanje.”

Što je to FDM printanje?

Fused Deposition Modeling je proces u kojem se objekti izrađuju dodavanjem slojeva materijala, jedan povrh drugog. U ovom su procesu potrebni termoplastični filamenti. Filament se dovodi u ekstruder koji ga nakon toga stavlja tamo gdje treba doći na svakom sloju za izradu modela ili printa.
FDM printanje koristi temeljnu metodu zvanu aditivna proizvodnja (AM). Ova je metoda upravo suprotna tradicionalnoj proizvodnji, koja je subtraktivna i uključuje rezanje dijelova bloka materijala kako bi se napravio print.

Razumijevanje FDM procesa

Mehanizam rada FDM printanja je jednostavan. Radi tako da uzima uzastopne slojeve rastaljenog filamenta, provlači ih kroz ekstruder i stavlja točno na platformu za izradu dok se ne formira dio za print. Ali prvo je potrebno umetnuti datoteku dizajna za printanje kako bi je FDM stroj mogao pretvoriti u fizičke dimenzije.

Nakon postavljanja dizajna, sljedeći korak je stavljanje špule s filamentom u pisač. Nakon što mlaznica postigne odgovarajuću temperaturu, pisač uvlači filament kroz glavu ekstruzije i mlaznicu.

Ta glava ekstruzije povezana je s uređajem s tri osi. Na taj se način kreće po X, Y i Z osi. Pisač izbacuje sićušne niti rastaljenog filamenta i slaže ih sloj po sloj duž putanje zadane dizajnom.

Prednosti FDM printanja

• Moguće je koristiti složene oblike i šupljine.
• Prilično čisto, jednostavno i prikladno za urede.
• Troškovno je učinkovito, što pomaže u smanjenju troškova proizvodnje.
• Skraćuje vrijeme proizvodnje tako da proizvodi brže dolaze na tržište.
• Termoplastika koja se koristi u FDM-u je mehanički i ekološki stabilna.

Objašnjenje FDM tehnologije

Sada već poznajete mehanizam FDM printanja, budući da smo ga ranije objasnili. Za potpuno razumijevanje procesa morate se upoznati s njegovim komponentama.

Komponente FDM pisača

FDM pisači imaju nekoliko ključnih dijelova koji zajedno rade kako bi omogućili proces printanja. Pogledajmo od čega se sastoji FDM pisač:

Ekstruder

Ekstruder je mjesto gdje ide filament. Ima hladan dio u koji se stavlja filament i vrući dio za njegovo taljenje. Rastaljeni filament zatim pokreće motor do male mlaznice koja ekstrudira filament preko postolja za printanje u slojevima kako bi se proizveli 3D modeli..

Gradbena ploča

Gradbena ploča je ravna površina na koju mlaznica polaže filament za stvaranje 3D printa. Obično je to grijana podloga koja održava određenu temperaturu između slojeva tijekom cijelog procesa printanja radi boljeg prianjanja slojeva i podloge. Grijano ležište također smanjuje rizik od savijanja i može se pomaknuti s osi X na Y kako bi se prilagodilo dimenzijama objekta. Stoga, nabavite najbolju ploču za printanje za kvalitetne 3D printeve.

Filament

FDM koristi termoplastiku industrijske kvalitete kao što je ABS i PETG, napravljenu u dugačku tanku nit namotanu na špulu. Ovisno o vašem pisaču, promjer filamenta može biti oko 1,75 mm do 3 mm. Iskoristite mogućnosti živopisnih filamenata i prilagodite ih kako biste otključali svoju kreativnost.

Kontrolni sustav

Kontrolni sustav FDM pisača nadzire postupak printanja. Ima mikrokontroler koji prevodi naredbe iz rezanog modela, kontrolira temperaturu ležišta za printanje i ekstrudera i regulira kretanje motora dok nadzire ostale postavljene parametre.

Materijali koji se koriste u FDM-u

Nisu sve vrste filamenata kompatibilne s FDM pisačima. Ovdje se nalazi popis uobičajenih filamenata industrijske kvalitete koji su najkompatibilniji s FDM pisačima.

Uobičajene vrste filamenata

PLA

Polilaktična kiselina, odnosno PLA, jedan je od najčešće korištenih filamenata zahvaljujući niskom postotku savijanja, lakoći printanja, sjajnom završetku i minimalnom oslobađanju mirisa tijekom procesa printanja. Proizvođači koriste šećernu trsku i kukuruzni škrob kao sirovine za PLA. Ovaj filament dolazi s nizom živopisnih boja za printanje modela i prototipova.

ABS

Akrilonitril butadien stiren termoplast je industrijske kvalitete i poznat po svojoj izdržljivosti i većoj otpornosti na toplinu i udarce. Za ABS se mora koristiti grijano ležište kako bi se smanjilo savijanje te tehnike naknadne obrade kako bi se printevi sjajili. Filament je popularan za printanje funkcionalnih komponenti, električnih kućišta i automobilskih dijelova.

PETG

Još jedan filament kompatibilan s FDM-om je PETG koji objedinjuje prednosti PLA i ABS-a, što ga čini jakim, izdržljivim i prozirnim. PETG ima visoku kemijsku otpornost i otporan je na udarce, zbog čega je poželjan izbor u izradi medicinske opreme, izložbenih modela, posuda za hranu, boca i još mnogo toga.

TPU

TPU se u pravilu koristi za izradu brtvila, kućišta za telefone i obuće zbog svoje fleksibilnosti i karakteristika apsorpcije udara. Ima svojstva gume, ali se njegova razina tvrdoće razlikuje od žilave do krute i elastične do meke.

ASA

ASA je modificirani oblik ABS-a s puno sličnih svojstava, ali dolazi s boljom otpornošću na UV zračenje, udarce i vremenske uvjete. Ima bolju kemijsku i toplinsku otpornost, te veliku mehaničku čvrstoću zbog čega je dobar za printanje funkcionalnih dijelova, automobilskih dijelova, za vanjsku primjenu, natpise, i slično.

Proces FDM printanja korak po korak

U ovom ćemo djelu objasniti prices FDM printanja korak po korak za proizvodnju visokokvalitetnih 3D printeva.

Priprema 3D modela

Za početak, potreban vam je 3D model i tu većina ljudi griješi što rezultira nekvalitetnim 3D printom. Imajte na umu dvije stvari, objašnjene u nastavku, kako biste spasili svoj print.

Razmatranje dizajna

Kada je u pitanju projektiranje modela, ljudi često čine uobičajene pogreške kao što je korištenje nepotrebnih potpornih struktura bez orijentacije, što rezultira gubitkom vremena i filamenta. Ako debljina stijenke nije precizna, model postaje krhak. Stoga imajte na umu sljedeće stvari oko razmatranja dizajna prije printanja.

• Smanjite prevjese postupnim kutevima
• Omogućite pokretnim dijelovima odgovarajuće razmake i tolerancije
• Osigurajte skošenja i zaokruživanja
• Kontrolirajte rasipanje topline
• Poboljšajte prianjanje slojeva
• Koristite tehnike naknadne obrade
• Ne dizajnirajte ništa što nadilazi mogućnosti pisača.

Korištenje CAD programa za izradu modela

Koristite CAD program za izradu i izmjenu dizajna. Dakle, upoznajte se s alatima i sučeljem programa. Ispravno skalirajte model kako biste osigurali ispravnu veličinu printa i izbjegli izobličenje. Istražite alate za 2D crtanje za crtanje osnovnog oblika printanja, a zatim ga promijenite u 3D model. Upotrijebite program za detalje. Dodajte značajke dizajnu i modificirajte njegove dimenzije. Idite u alat za analizu i provjerite ima li pogrešaka, te izvršite prilagodbe. Odaberite pravi format datoteke za spremanje modela i prijenos u rezač. Definirajte parametre za printanje kako biste dobili G-kodove i učitajte ih u pisač za početak printanja.

Nakon toga trebate često provjeravati svoj model i rješavati probleme ako je to potrebno.

Rezanje modela

Sada kada imate model, vrijeme je da ga izrežete uz pomoć Slicer programa. Ovaj program procjenjuje potrebnu količinu filamenta i izračunava rutu za izradu modela.

Pregled Slicer programa

Rezač, kao što i sam naziv sugerira, reže tanko (0.1-0.3 milimetara) 3D model us lojeve. Program generira G-kodove ili dugačak popis uputa koje definiraju rutu za ekstruder. Prema tim uputama ekstruder istiskuje filament u slojevima kako bi se stvorio model. Rezač također procjenjuje potrebnu gustoću ispune, temperaturu i brzinu printanja.

Podešavanje postavki rezača

Za neke prilagodbe dovoljno je otvoriti program i urediti postavljene parametre. Dok to radite, razmislite o željenoj kvaliteti modela, posebnostima modela i svojstvima filamenata. Provedite neke eksperimente dok ne pronađete prave postavke.

Umetanje filamenta i kalibracija pisača

Postupci umetanja filamenta

Pročitajte priručnik pisača. Zagrijte pisač i čisto odrežite krajeve filamenta prije nego što ga provučete kroz hladan dio. U tom se trenu filament se topi i kreće do mlaznice nakon što dođe do ekstrudera.

Niveliranje ležišta i kalibracija mlaznice

Koristite alat za niveliranje ili list papira kako biste ponovno namjestili čvorove na radnoj ploči i pomaknuli je bliže ili dalje od mlaznice. Morate ponoviti taj postupak za sve točke ploče kako biste bili sigurni da je mlaznica ispravno iznivelirana. Za kalibraciju mlaznice provjerite razmak mlaznice na različitim stranama radne ploče.

Pokretanje printanja

Ako je sve podešeno po uputama možete pokrenuti printanje, a za to napravite sljedeće.

Slanje zadatka printanja na pisač

Prenesite G-kodove na pisač pomoću mrežne veze ili SD kartice i odaberite datoteku modela a početak printanja.

Praćenje napretka printanja

Morate aktivno pratiti cijeli proces jer su problemi kao što su savijanje, loše prianjanje slojeva ili zaglavljivanje filamenta česti kod ovakvog printanja. Stoga, ako se dogodi navedeno, treba napraviti potrebne prilagodbe kako biste dobili kvalitetnije printeve.

Prednosti FDM printanja

FDM printanje ima puno prednosti u različitim granama. U ovom ćemo djelu pričati o prednostima koje dolaze korištenjem ove tehnologije.

Svestranost i širok raspon primjena

FDM dolazi s različitim primjenama od izrade prototipova do istraživanja. U nastavku ćemo provjeriti neke od tih primjena.

Izrada prototipova

FDM omogućuje brzo vrijeme obrade, omogućava brzu iteraciju i brzu izradu prototipova dizajna. Ubrzava ciklus razvoja proizvoda i skraćuje vrijeme izlaska na tržište.

Proizvodnja i izrada

FDM tehnologija eliminira probleme tradicionalne proizvodnje i promiče bržu izradu prototipova i korištenje složenih geometrija u dizajniranju modela.

Edukacija i istraživanje

Istraživači i studenti mogu osmisliti i stvoriti fizičke modele, procijeniti koncepte dizajna i izvršiti odgovarajuće prilagodbe pomoću ove tehnologije. To je izvrsna metoda učenja jer studenti mogu biti kreativni sa svojim dizajnom.

Isplativost i pristupačnost

Isplativost FDM pisača

Ovi pisači dolaze u različitim kategorijama. Možete dobiti početni pisač za nekoliko stotina eura, a ako želite napredne modele s najboljim karakteristikama to vas može koštati od 10 000 na više.

Dostupnost filamenata

ASA, TPU, PLA i PETG neke su od najboljih opcija filamenata za FDM pisače, a najbolje od svega je što su široko dostupni. Samo koristite kvalitetan filament koji nadopunjuje vaš model dizajna kako biste dobili vrhunske printeve.

Ograničenja i izazovi

Iako tehnologija printanja ima mnogih prednosti, ne možemo zanemariti njena ograničenja. Uz određene savjete i trikove moguće je prevladati ta ograničenja. Na redu su uobičajeni izazovi s kojima se ljudi susreću tijekom printanja.

Linije slojeva i završna obrada površine

Prvi problem kod ove vrste printanja su gruba površina i vidljive linije slojeva. Degradiraju estetiku printanja.

Minimiziranje linija slojeva

Za otklanjanje ovog problema upotrijebite malu mlaznicu, prilagodite brzinu i temperaturu printanja i smanjite visinu sloja. Nadogradite sustav hlađenja kako biste smanjili zagrijavanje i poboljšali prianjanje slojeva.

Tehnike naknadne obrade

Za bolju završnu obradu površine upotrijebite tehnike poput brušenja za izravnavanje grube površine. Kako biste osigurali glatku površinu printa, polirajte ga brusnim papirom. Acetonske pare ili slični proizvodi također dobro funkcioniraju za glatku završnu obradu.

Točnost dimenzija i tolerancija

Važno je osigurati točnost dimenzija i toleranciju kako biste napravili funkcionalne prototipove koji odgovaraju vašem standardu. Ali nekoliko faktora može stvoriti probleme koji uništavaju print i to su:

Faktori koji utječu na točnost dimenzija

Neodgovarajući promjer filamenta, loš sustav hlađenja, savijanje, pogrešna temperatura ekstrudera i skupljanje mogu utjecati na točnost dimenzija printa. Visina sloja, brzina printanja i loše prianjanje također mogu dovesti do navedenog problema.

Kalibracija i fino podešavanje

Kalibracija pisača i fino podešavanje mogu pomoći rješavanju ovog problema. Poravnajte ležište za printanje radi poboljšanja prianjanja sloja i podesite visinu sloja. Ponovno podesite postavke ekstrudera kako biste izbjegli pogreške u dimenzioniranju. Provjerite je li brzina protoka točna i kalibrirajte brzinu printanja i temperaturu.

Prevjesi i potporne strukture

Nepodržani prevjesi mogu dovesti do greške u printanju. Prekomjerne potporne strukture tijekom printanja kompliciranog printa mogu produljiti vrijeme printanja. Također mogu ostati tragovi što površinu čini grubom.

Rješavanje prevjesa

Korištenjem privremenih potpornih struktura smanjuje ovaj problem. Rezač može stvoriti ovu potpornu strukturu ili ih sami možete dodati radi smanjenja izobličenja printa. Nakon završetka printanja možete ih ukloniti.

Vrste potpornih struktura

Potporne strukture dolaze u različitim vrstama, kao što je stablasta potpora za smanjenje rasipanja filamenta. Ova se struktura također lako uklanja. Ako printu treba čvrsta potpora, odaberite gušću potporu iako bi njeno uklanjanje moglo biti malo teže. Druga vrsta strukture su prilagođeni nosači koje možete postaviti gdje god je potrebno.

Uklanjanje problema i savjeti za uspješne FDM printeve

Uobičajeni problemi i rješenja

Printanje FDM tehnologijom uključuje nekoliko problema koji se ne razlikuju mnogo od tradicionalnog printanja. Najčešći problemi među njima su:

Problemi sa savijanjem i prianjanjem na ležište

Ova se dva problema uglavnom događaju kada se filament ne uspije zalijepiti ako sloj nije pravilno zagrijan ili je prianjanje sloja slabo. Rješenje je korištenje grijanog ležišta. Kućišta, splavi i ljepljiva pomagala također pomažu kod ovog problema. Provjerite temperaturu i brzinu printanja i uvijek očistite radnu ploču prije printanja.

Nitanje i curenje

Preostali filament također može nastaviti curiti u neprintanim pokretima što uzrokuje nitanje i curenje. Razlozi mogu biti loše nivelirano ležište, velika brzina printanja ili previsoka temperatura ekstrudiranja.

Stoga, kalibrirajte postavke uvlačenja i regulirajte brzinu i temperaturu printanja kako biste ublažili problem.

Problemi sa zaglavljivanjem filamenta i ekstruzijom

Do ovog problema dolazi zbog pogrešne temperature ekstrudera ili ako filament začepi mlaznicu. Neuspješno umetanje filamenta također može uzrokovati zaglavljivanje filamenta. Kako se to ne bi događalo, uvijek očistite mlaznicu ili je po potrebi promijenite, koristite visokokvalitetan filament i umetnite ga na pravilan način. Kalibrirajte brzinu printanja i pronađite pravu temperaturu printanja.

Vrhunski savjeti i optimizacija

Brzina printanja i visina sloja

Problemi poput savijanja i ninja događaju se jer visina sloja nije ispravna ili kada je potrebno prilagoditi brzinu printanja. Prebrzo printanje u slučaju složenih modela znači ugrožavanje detalja dizajna, stoga smanjite brzinu za ljepše detalje. Pokušajte pokrenuti neke eksperimentalne testove kako biste pronašli točnu brzinu.

Debeli slojevi mogu se printati brže, ali to stvara kompromis s malim detaljima. Naprotiv, tanji slojevi su izvrsni za sitne detalje, ali oduzimaju previše vremena.. Pronađite prikladnu visinu sloja u skladu sa svojim potrebama printanja.

Postavke temperature i hlađenje

Različiti filamenti imaju različita tališta. Dakle, neki od njih se printaju velikom brzinom i obrnuto. Pročitajte priručnik o filamentima za pronalazak prave temperature. Grijana radna ploča promiče bolje prianjanje sloja. Stoga, prethodno zagrijte ležište na ispravnu temperaturu koja odgovara vašem filamentu.
Pravilno hlađenje slojeva ključno je kako bi se izbjeglo nitanje i curenje. Koristite ventilatore za hlađenje kako biste spriječili pregrijavanje te kako bi vam se filamenti brže stvrdnuli.

Razmatranje dizajna

Naučite kako odabrati pravi filament prema dizajnu i razini složenosti modela. Debljina stijenke također mora biti u skladu s dizajnom. Ako je potrebno, upotrijebite potporne strukture, a za glatku površinu uzmite u obzir orijentaciju printa.

Često postavljana pitanja

Što je to FDM pisač?

Fused Deposition Modeling je moderan proces 3D printanja izumljen 1989. godine.

Koja je razlika između FDM i PLA?

FDM je tehnologija printanja dok je PLA filament koji se koristi za izradu 3D printeva.

Zašto je FDM bolji?

FDM je napredan proces 3D printanja koji je brz, pristupačan, proizvodi kvalitetne printeve i kompatibilan je s nizom raznovrsnih filamenata.

Što je FDM ili SLS pisač?

FDM je kratica za Fused Deposition Modeling a SLS označava Selective Laser Sintering. Oba koriste istu tehnologiju aditivne proizvodnje, ali SLS pisači za razliku od FDM pisača koriste laser za elektivno sinteriranje praškastih materijala umjesto rastaljenih termoplastičnih filamenata.

Koji su nedostaci FDM printanja?

Neki od uobičajenih nedostatak FDM printanja su gruba završna obrada površine, nitanje i curenje, savijanje i skupljanje.

Za što je FDM dobar?

Tehnologija nudi različite primjene kao što su šablone i fiksture, izrada prototipa, arhitektonski modeli i još mnogo toga.

FDM printanje ima brojne prednosti i teško ih je sve uključiti u ovaj članak. Učinilo je proces printanja mnogo bržim, jednostavnijim i isplativijim. Stvorilo je revoluciju u izradu prototipova i u proizvodnji općenito.