FDM nyomtatás: Mi az FDM?

Az FDM-technológia számos iparágban nagyon népszerű. Ebben a cikkben az FDM nyomtatásról: Mi az FDM, lebontjuk, mi az FDM, hogyan működik, az összetevői és a kompatibilis szálak. Kitérünk továbbá a lépésről lépésre történő folyamatra, az előnyeire és hátrányaira, a gyakori problémákra és a hibaelhárításukra is. Olvassa el tehát alaposan a cikket, hogy felfedezze a nyomatok javításának módjait.

Bevezetés az FDM nyomtatásba

Az FDM a legtöbb iparágban a legszélesebb körben használt technológia, és világszerte a legnagyobb számú 3D nyomtatóval rendelkezik. Valószínűleg ez az első eljárás, ami eszébe jut, ha meghallja a “3D nyomtatás” kifejezést.

Mi az FDM nyomtatás?

A Fused Deposition Modeling egy olyan eljárás, amelynek során a tárgyakat egymásra rétegzett anyagrétegek hozzáadásával hozzák létre. Ehhez az eljáráshoz hőre lágyuló szálakra van szükség. A szálakat az extruderbe adagolják, amely viszont minden egyes rétegben oda juttatja, ahová kell, hogy kerüljön, hogy a modell vagy a nyomtatás elkészüljön. Az FDM-nyomtatás az additív gyártásnak (AM) nevezett alapvető módszert használja. Ez a módszer pontosan az ellentéte a hagyományos gyártásnak, amely szubtraktív, és egy anyagtömb darabjainak levágását jelenti a nyomtatás elkészítéséhez.

Az FDM folyamat megértése

Az FDM nyomtatás működési mechanizmusa egyszerű. Úgy működik, hogy az extruderen keresztül adagolt olvasztott szálakat egymás után rétegezzük közvetlenül az építőplatformra, amíg egy nyomtatandó alkatrészt nem alkotnak. Először azonban be kell illesztenie egy tervezési fájlt a nyomtatáshoz, hogy az FDM-gép át tudja alakítani azt fizikai méretekre. Ha a terv a helyén van, a következő lépés a filamenttekercset a nyomtatóba helyezni. Miután a fúvóka elérte a megfelelő hőmérsékletet, a nyomtató egy extrudálófejen és fúvókán keresztül adagolja a filamentet.
Ez az extrudálófej egy háromtengelyes eszközhöz van csatlakoztatva. Így mozog az X, Y és Z tengely mentén. A nyomtató apró szálakat nyom ki az olvadt filamentből, és rétegről rétegre helyezi le őket a terv által meghatározott útvonal mentén.

Az FDM nyomtatás előnyei

• Lehetőség van összetett formák és üregek használatára.
• Inkább tiszta, egyszerű, és irodabarát.
• Költséghatékony, ami hozzájárul a termelési költségek csökkentéséhez.
• Ez csökkenti a gyártási időt, így a termékek gyorsabban kerülnek a piacra.
• Az FDM-ben használt hőre lágyuló műanyagok mechanikai és környezeti szempontból egyaránt stabilak.

Az FDM technológia magyarázata

FDM nyomtató alkatrészek

Az FDM-nyomtatóknak van néhány kulcsfontosságú alkatrésze, amelyek együttesen biztosítják a nyomtatási folyamatot. Nézzük meg, hogy mi alkotja az FDM nyomtatót:

Extruder

Az extruder az a hely, ahová a szál kerül. Van egy hideg vége a szálak adagolásához és egy meleg vége a szálak megolvasztásához. Az olvadt szál ezután egy motor segítségével egy kis fúvókához kerül, amely rétegenként extrudálja a szálakat a nyomtatóágyon a 3D modellek előállításához.

Építőlemez

Az építőlemez egy sík felület, amelyre a fúvóka a 3D nyomtatás létrehozásához szükséges szálakat helyezi. Általában ez egy fűtött ágy, amely a nyomtatási folyamat során a rétegek között egy bizonyos hőmérsékletet tart fenn a rétegek és az ágy jobb tapadása érdekében. A fűtött ágyak csökkentik a vetemedés kockázatát is, és az X- és az Y-tengelyről elmozdulhatnak, hogy alkalmazkodjanak a tárgy méreteinek megfelelően. Szerezze be tehát a legjobb nyomtatólemezt a minőségi 3D nyomtatáshoz.

Szál

Az FDM ipari minőségű hőre lágyuló műanyagot, például ABS-t és PETG-t használ, amely hosszú, vékony, orsóra tekert szálból készül. Az FDM nyomtatót figyelembe véve a szál átmérője körülbelül 1,75 mm és 3 mm között lehet. Használja a élénk szálválasztékot és szabja őket személyre szabottan, hogy felszabadítsa kreativitását.

Vezérlőrendszer

Az FDM-nyomtató vezérlőrendszere felügyeli a nyomtatási folyamatot. Rendelkezik egy mikrokontrollerrel, amely lefordítja a szeletelt modellből érkező parancsokat, szabályozza a nyomtatóágy és az extruder hőmérsékletét, és szabályozza a motorok mozgását, miközben egyéb beállított paramétereket is felügyel.

Az FDM-ben használt anyagok

Nem minden típusú szál kompatibilis az FDM nyomtatókkal. Az alábbiakban felsoroljuk az FDM nyomtatókkal leginkább kompatibilis, gyakori ipari minőségű szálakat.

Gyakori izzószál típusok

PLA

A poli-tejsav AKA PLA az egyik leggyakrabban használt FDM szál, köszönhetően az alacsony vetemedési arányának, a könnyű nyomtatásnak, a fényes felületnek és a minimális szagkibocsátásnak a nyomtatási folyamat során. A gyártók a PLA alapanyagaként cukornádat és kukoricakeményítőt használnak. Ez a szál számos élénk színben kapható a modellek és prototípusok nyomtatásához.

ABS

Az akrilnitril-butadién-sztirol egy ipari minőségű hőre lágyuló műanyag, amely tartósságáról, nagyobb hő- és ütésállóságáról ismert. Az ABS esetében fűtött ágyat kell használnia, hogy csökkentse a vetemedést, és utólagos feldolgozási technikákat kell alkalmaznia, hogy a nyomatok fényesek legyenek. A filament népszerű választás funkcionális alkatrészek, elektromos burkolatok és autóipari alkatrészek nyomtatásához.

PETG

Egy másik FDM-kompatibilis szál a PETG, amely magában foglalja a PLA és az ABS előnyeit, így erős, tartós és átlátszó. A PETG magas kémiai és ütésállósággal rendelkezik, ezért ajánlott választás orvosi berendezések, kijelzőmodellek, élelmiszer-tartályok, palackok és még sok más termék gyártásához.

FLEXIBLE

A rugalmas anyagot elsősorban tömítések, telefontokok és lábbelik készítéséhez használják rugalmas és ütéscsillapító tulajdonságai miatt. Magában foglalja a gumi tulajdonságait, de keménységi szintje a keménytől a merevig és a rugalmasig és a lágyig eltérő.

ASA

Az ASA az ABS módosított formája, amely sok hasonló tulajdonsággal rendelkezik, de jobb UV-, ütés- és időjárásállósággal rendelkezik. Jobb vegyszer- és hőállósággal, valamint nagy mechanikai szilárdsággal rendelkezik, így jól használható funkcionális alkatrészek, autóipari alkatrészek, kültéri alkalmazások, feliratok nyomtatásához és így tovább.

FDM nyomtatási folyamat lépésről lépésre

Ebben a részben lépésről lépésre ismertetjük az FDM nyomtatás folyamatát a kiváló minőségű 3D nyomatok előállításához.

A 3D modell előkészítése

Először is szükség van egy 3D modellre, és ez az a pont, ahol a legtöbb ember hibázik, ami rossz minőségű 3D nyomtatáshoz vezet. Tartsa szem előtt az alábbiakban elmagyarázott két dolgot, hogy megmentse a nyomtatást.

Tervezési megfontolások

A modelltervezés során az emberek gyakran követnek el néhány gyakori hibát, például szükségtelen tartószerkezeteket használnak tájolás nélkül, ami viszont idő- és szálpazarlást jelent. Ha a falvastagság nem pontos, a nyomtatás törékennyé válik. Ne feledje tehát a következő tervezési szempontokat nyomtatás előtt.

• Csökkentse a túlnyúlásokat fokozatos szögekkel
• A mozgó alkatrészek megfelelő hézagok és tűrések biztosítása
• Félfűrész és filézés biztosítása
• Hőelvezetés szabályozása
• A rétegtapadás javítása
• Utófeldolgozási technikák használata
• Ne tervezzen semmit, ami meghaladja a nyomtató képességeit.

CAD szoftver használata a modell létrehozásához

CAD-szoftverek használata a tervek létrehozásához és módosításához. Ismerkedjen meg tehát a szoftver eszközeivel és kezelőfelületével. Méretezze megfelelően a modellt a megfelelő nyomtatási méret biztosítása és a torzulás elkerülése érdekében. Fedezze fel a 2D-s rajzolóeszközöket a nyomat alapformájának megrajzolásához, majd módosítsa azt 3D-s modellé. Használja ki a szoftver részleteit. Adjon hozzá funkciókat a tervhez, és módosítsa a méreteit. Menjen az elemző eszközhöz, és ellenőrizze a hibákat, és végezzen kiigazításokat. Válassza ki a megfelelő fájlformátumot a modell elmentéséhez, és vigye át a szeletelőprogramba. Határozza meg a nyomtatás paramétereit, hogy G-kódokat kapjon, és töltse fel a nyomtatóba a nyomtatás megkezdéséhez.
Most már gyakran ellenőrizni kell a nyomtatást, és szükség esetén orvosolni a problémákat.

A modell felszeletelése

Most, hogy megvan a modell, itt az ideje, hogy a Slicer szoftverrel felszeletelje. Ez a szoftver megbecsüli a szükséges filament mennyiséget, és kiszámítja a nyomtatás előállításához szükséges útvonalat.

Slicer szoftver áttekintés

A szeletelő, ahogy a neve is mutatja, vékonyan (0,1-0,3 milliméter) rétegenként szeleteli a 3D modellt. A szoftver G-kódokat vagy az extruder útvonalát meghatározó utasítások hosszú listáját generálja. Az utasításoknak megfelelően az extruder rétegenként extrudálja a filamentet a nyomat létrehozásához. A szeletelő megbecsüli a szükséges kitöltési sűrűséget, a hőmérsékletet és a nyomtatási sebességet is.

A szeletelő beállításainak módosítása

Néhány beállítás elvégzéséhez csak nyissa meg a szoftvert, és szerkessze a beállított paramétereket. Közben gondoljon az Ön által preferált nyomtatási minőségre, a modell sajátosságaira és a filament tulajdonságaira. Végezzen néhány kísérletet, amíg meg nem találja a megfelelő beállításokat.

Szál betöltése és a nyomtató kalibrálása

Szálbetöltési eljárások

Olvassa el a nyomtató kézikönyvét. Melegítse elő a nyomtatót, és tisztítsa meg a szál végeit, mielőtt a hideg végen keresztül táplálja. Ekkor a filament megolvad és az extruderbe érve a fúvókába folyik.

Ágyegyengetés és fúvókakalibrálás

Egy szintezőszerszámmal vagy egy papírlap segítségével állítsa be újra az építőlemez gombjait, és mozgassa azt a fúvókához közelebb vagy távolabb a fúvókától. Ezt a folyamatot a lemez minden pontján meg kell ismételnie, hogy a fúvóka megfelelően legyen kiegyenlítve. A fúvóka kalibrálásához ellenőrizze a fúvóka távolságát az építőlemez különböző oldalain.

A nyomtatás elindítása

Ha minden utasítás a helyén van, elindíthatja a nyomtatást, és ehhez a következőket kell tennie.

A nyomtatási feladat elküldése a nyomtatónak

A G-kódokat hálózati kapcsolat vagy SD-kártya segítségével továbbítsa a nyomtatóra, és válassza ki a modell fájlját a nyomtatás megkezdéséhez.

A nyomtatás folyamatának nyomon követése

Az egész folyamatot aktívan figyelemmel kell kísérnie, mivel az olyan problémák, mint a vetemedés, a rossz rétegtapadás vagy a szálak elakadása gyakoriak ennél a nyomtatási folyamatnál. Ha ez megtörténik, végezze el a szükséges módosításokat a minőségi nyomatok érdekében.

Az FDM nyomtatás előnyei

Az FDM-nyomtatás számos előnnyel jár a különböző ágazatokban. Ebben a részben azokat az előnyöket fogjuk megvitatni, amelyek ezzel a technológiával járnak.

Sokoldalúság és széleskörű alkalmazás

Az FDM változatos alkalmazásokkal rendelkezik a prototípusoktól a kutatásig. Most az alábbiakban néhány ilyen alkalmazást fogunk megvizsgálni.

Prototípusok készítése

Az FDM gyors átfutási időt tesz lehetővé, ami gyors iterációt és a tervek gyors prototípusgyártását teszi lehetővé. Ez felgyorsítja a termékfejlesztési ciklust és csökkenti a piacra jutási időt.

Gyártás és termelés

Az FDM technológia kiküszöböli a hagyományos gyártás gyártási problémáit, és elősegíti a gyorsabb prototípusgyártást, valamint az összetett geometriák használatát a modellek tervezésénél.

Oktatás és kutatás

A kutatók és a hallgatók fizikai modelleket tervezhetnek és hozhatnak létre, értékelhetik a tervezési koncepciókat és elvégezhetik a megfelelő módosításokat ezzel a technológiával. Ez egy nagyszerű tanulási módszer, mivel a diákok kreatívak lehetnek a terveikkel.

Költséghatékonyság és hozzáférhetőség

Az FDM nyomtatók megfizethetősége

Ezek a nyomtatók különböző kategóriákba sorolhatók. Már néhány száz fontért beszerezhet egy belépő szintű nyomtatót, ha pedig a legjobb funkciókkal rendelkező, fejlett modelleket szeretne, akkor az 10 ezer font körüli vagy annál is többe kerülhet.

Szálak elérhetősége

Az ASA, a TPU, a PLA és a PETG az FDM-nyomtatók legjobb szálválasztékai közé tartoznak, és a legjobb dolog az, hogy széles körben elérhetőek. Csak használjon olyan minőségi filamentet, amely kiegészíti a tervezési modelljét, hogy csúcsminőségű nyomatokat kapjon.

Korlátozások és kihívások

Bár a nyomtatási technológiának számos előnye van, nem hagyhatjuk figyelmen kívül néhány korlátját sem. Néhány tipp és trükk segítségével leküzdhetjük ezeket a korlátokat. Az alábbiakban a leggyakoribb kihívások következnek, amelyekkel az emberek nyomtatás közben találkoznak.

Rétegvonalak és felületkezelés

A durva felület és a látható rétegvonalak az első problémák az ilyen típusú nyomtatásnál. Ez rontja a nyomtatás esztétikáját.

Rétegvonalak minimalizálása

A probléma kiküszöböléséhez használjon kis fúvókát, állítsa be a nyomtatási sebességet és a hőmérsékletet, és csökkentse a rétegmagasságot. Frissítse a hűtőrendszert a felmelegedés csökkentése és a rétegtapadás javítása érdekében.

Utófeldolgozási technikák

A jobb felületkezelés érdekében használjon utókezelési technikákat, például csiszolást a durvaság simítására. A nyomat általános simaságának biztosítása érdekében csiszolja csiszolópapírral. Az acetonpára vagy hasonló termékek nagyszerűen működnek a sima felület eléréséhez.

Méretpontosság és tűrés

Fontos a méretpontosság és a tűrés biztosítása, hogy a szabványnak megfelelő, funkcionális prototípusok készüljenek. Néhány tényező azonban olyan problémákat okozhat, amelyek tönkreteszik a nyomtatást, és ezek a következők:

A méretpontosságot befolyásoló tényezők

A nem megfelelő szálátmérő, a rossz hűtőrendszer, a vetemedés, a nem megfelelő extruder-hőmérséklet és a zsugorodás befolyásolhatja a nyomtatás méretpontosságát. A rétegmagasság, a nyomtatási sebesség és a rossz tapadás szintén okozhat ilyen problémát.

Kalibrálás és finomhangolás

A nyomtató kalibrálása és finomhangolása segíthet ezen a problémán. A rétegtapadás javítása érdekében szintezze ki a nyomtatóágyat, és állítsa be a rétegmagasságot. Állítsa be újra az extruder beállításait a mérethibák elkerülése érdekében. Ellenőrizze, hogy az áramlási sebesség pontos-e, és kalibrálja a nyomtatási sebességet és a hőmérsékletet.

Túlnyúlások és tartószerkezetek

A nem támogatott túlnyúlások nyomtatási hibához vezethetnek. A bonyolult nyomat nyomtatása során a túlzott támasztószerkezetek meghosszabbíthatják a nyomtatási időt. Emellett nyomokat is hagyhat, ami érdessé teszi a felületet.

A túlnyúlások kezelése

Az ideiglenes tartószerkezetek használata minimalizálja ezt a problémát. A szeletelőprogram képes létrehozni ezeket a támasztékokat, vagy a nyomtatási torzulás csökkentése érdekében saját maga is hozzáadhatja őket. A nyomtatás befejezése után eltávolíthatja őket.

Támogatószerkezetek típusai

A tartószerkezetek különböző típusúak, mint például a fa tartószerkezetek, amelyek csökkentik a szálveszteséget. Ez a szerkezet is könnyen eltávolítható. Ha a nyomtatásnak robusztus alátámasztásra van szüksége, válassza a sűrű alátámasztást, bár az eltávolítása kissé nehézkes lehet. A szerkezet egy másik típusa az úgynevezett egyéni támaszok, ahol a támaszokat ott helyezheti el, ahol szükséges.

Hibaelhárítás és tippek a sikeres FDM nyomtatáshoz

Gyakori problémák és megoldások

Az FDM technológiával történő nyomtatás magában foglal néhány problémát, amelyek nem sokban különböznek a hagyományos nyomtatástól. Ezek közül a leggyakoribb problémák a következők:

Torzulás és ágyhoz tapadási problémák

Ez a két probléma leginkább akkor fordul elő, amikor a szál nem tapad meg, ha az ágyat nem megfelelően melegítik fel, vagy ha a rétegtapadás gyenge. A megoldás a fűtött ágy használata. A burkolatok, a tutajok és a ragasztási segédeszközök szintén segítenek ezen a problémán. Ellenőrizze a nyomtatási hőmérsékletet és sebességet, és nyomtatás előtt mindig tisztítsa meg az építőlemezt.

Fűzés és szivárgás

A maradék szálak a nem nyomtatási mozgások során is tovább folyhatnak, ami zsinórozást és szivárgást okozhat. Ennek oka lehet a rosszul kiegyenlített ágy, a nagy sprintsebesség vagy a túl magas extrudálási hőmérséklet. Kalibrálja tehát a visszahúzási beállításokat, és szabályozza a nyomtatás sebességét és hőmérsékletét a probléma enyhítése érdekében.

Szálelakadások és extrudálási problémák

Ha az extruder hőmérséklete nem megfelelő, vagy a szál eltömődik a fúvókában, akkor ez a probléma felmerül. A szál nem megfelelő behelyezésének elmulasztása szintén okozhat szálelakadást. Ennek elkerülése érdekében mindig tisztítsa meg a fúvókát, vagy szükség esetén cserélje ki, használjon jó minőségű filamentet, és helyezze be azt a megfelelő módon. Kalibrálja a nyomtatási sebességet és keresse meg a megfelelő nyomtatási hőmérsékletet.

Legfontosabb tippek az optimalizáláshoz

A nyomtatási sebesség és a rétegmagasság szempontjai

Az olyan problémák, mint a vetemedés és a zsinórozás azért fordulnak elő, mert a rétegmagasság nem megfelelő, vagy a nyomtatási sebességet kell beállítani. A túl gyors nyomtatás összetett modellek esetében a tervezési részletek veszélyeztetését jelenti, ezért a jobb részletesség érdekében csökkentse a sebességet. Próbáljon ki néhány kísérleti tesztet a pontos sebesség megtalálásához. A vastag rétegek gyorsabban nyomtathatók, de ez kompromisszumot jelent a kis részleteknél. Ezzel szemben a vékonyabb rétegek nagyszerűek a kis részletekhez, bár túl sok időt emésztenek fel. Találja meg a megfelelő rétegmagasságot a nyomtatási igényeinek megfelelően.

Hőmérsékletbeállítások és hűtés

A különböző szálak különböző olvadáspontokkal rendelkeznek. Így egyesek közülük nagy sebességgel nyomtatnak a legjobban, és fordítva. A megfelelő hőmérséklet megtalálásához olvassa el a filament kézikönyvét. A fűtött építőlemez elősegíti a rétegek jobb tapadását. Tehát melegítse elő az ágyat a filamentjéhez megfelelő hőmérsékleten. A rétegek megfelelő hűtése elengedhetetlen a szálasodás és a szivárgás elkerülése érdekében. Használjon hűtőventilátorokat a túlmelegedés megelőzésére, így a filamentek gyorsabban megkeményednek.

Tervezési megfontolások

Ismerje meg, hogyan válassza ki a megfelelő filamentet a nyomtatás tervének és összetettségének megfelelően. A falvastagságnak is kompatibilisnek kell lennie a dizájnnal. Szükség esetén használjon tartószerkezeteket, és a simább felület érdekében vegye figyelembe a nyomtatási orientációt.

Gyakran ismételt kérdések

Mi az az FDM nyomtató?

A Fused Deposition Modeling egy modern 3D nyomtatási eljárás, amelyet 1989-ben találtak fel.

Mi a különbség az FDM és a PLA?

Az FDM egy nyomtatási technológia, míg a PLA egy 3D nyomtatáshoz használt szál.

Miért jobb az FDM?

Az FDM egy fejlett 3D nyomtatási eljárás, amely gyors, megfizethető, minőségi nyomatokat készít, és számos szálválasztékkal kompatibilis.

Mi az az FDM vagy SLS nyomtató?

Az FDM a Fused Deposition Modeling, az SLS pedig a Selective Laser Sintering rövidítése. Mindkettő ugyanazt az additív gyártási technológiát használja, de az SLS nyomtatók az FDM nyomtatókkal ellentétben lézerrel szelektíven szinterezik a por alakú anyagokat az olvadt hőre lágyuló szálak helyett.

Milyen hátrányai vannak az FDM nyomtatásnak?

A durva felületkezelés, a zsinórozás és a szivárgás, a vetemedés és a zsugorodás az FDM-nyomtatás néhány gyakori hátránya.

Mire jó az FDM?

A technológia változatos alkalmazásokat kínál, például szerkentyűzeteket, prototípusokat, építészeti modelleket és még sok mást. Az FDM-nyomtatásnak számos előnye van, és nehéz mindet beépíteni ebbe a cikkbe. A nyomtatási folyamatot sokkal gyorsabbá, egyszerűbbé és költséghatékonyabbá tette. Forradalmat teremtett a prototípusgyártásban és a gyártásban.