Метод філаментного спрямованого наплавлення (FDM) - це інноваційна технологія, яка дозволяє створювати тривимірні об'єкти, використовуючи пластикові матеріали. FDM принтери працюють за принципом нагрівання і плавлення пластикового філамента, який потім наноситься на платформу шар за шаром до повного створення об'єкта.
Головна перевага FDM методу полягає в його доступності та відносно низькій вартості. Обладнання для FDM друку варіюється від маленьких настільних принтерів до великих промислових систем. Універсальні FDM принтери можуть використовувати різні матеріали, такі як ABS, PLA, PETG і багато інших, що робить цей метод багатоцільовим і відповідним для різних індустрій.
Застосування FDM методу знаходить широке застосування в різних галузях, включаючи інженерну справу, прототипування, медицину і дизайн. За допомогою FDM друку можна створювати прості і складні вироби, включаючи функціональні прототипи, що настроюються деталі, інструменти і багато іншого.
У даній статті ми розглянемо основні аспекти FDM методу, включаючи особливості обладнання та матеріалів, а також типові вироби, які можна створити з використанням цієї технології.
Опис FDM методу і його принцип роботи
Принцип роботи FDM методу полягає в наступному:
- Спеціальний пластиковий матеріал (термопласт) подається в екструдер, який нагріває його до температури плавлення.
- Плавний пластичний матеріал видавлюється з сопла екструдера і наноситься на будівельну платформу або попередній шар матеріалу.
- Після нанесення кожного шару матеріал швидко охолоджується і застигає, утворюючи тривимірний об'єкт.
- У міру просування платформи або головки екструдера, наступний шар матеріалу наноситься на попередній, і процес повторюється до завершення друку.
Таким чином, FDM метод дозволяє покроково створювати виріб, шар за шаром, починаючи з нижнього і закінчуючи верхнім шаром, надаючи йому необхідну форму і геометрію.
Одним з головних переваг FDM методу є його доступність. Ця технологія не вимагає складного обладнання або спеціальних матеріалів, що робить її більш доступною для широкого кола користувачів.
Використовуючи FDM метод, можна створювати різні вироби: прототипи, функціональні деталі, моделі, інструменти і т. д. Спектр застосування цього методу дуже широкий-від промисловості і машинобудування до медицини і дизайну.
Обладнання для FDM методу і його особливості
Для реалізації FDM (Fused Deposition Modeling) методу необхідно використовувати спеціальне 3D-принтерне обладнання, здатне нагрівати і переміщати пластичний матеріал для створення тривимірних об'єктів.
Основними компонентами обладнання для FDM методу є:
1. Пластиковий філамент
В якості матеріалу для FDM принтерів найчастіше використовується пластиковий філамент, який нагрівається до напів-пластичного стану в екструдері принтера.
2. Екструдер
Екструдер-це спеціальний механізм, який використовується для нагрівання та розплавлення пластикової нитки. Розплавлений матеріал потім пересувається за допомогою сопла.
3. Сопло
Сопло є ключовим елементом принтера FDM, оскільки через нього відбувається видавлювання пластикового матеріалу, який потім охолоджується і застигає, утворюючи шари створюваного об'єкта.
4. Платформа
Платформа-це поверхня, на якій створюється друкований об'єкт. Вона може бути рухомий або нерухомою, в залежності від конструкції принтера. На платформі також може бути нанесено спеціальне покриття для забезпечення кращої адгезії матеріалу.
Таким чином, обладнання для FDM методу включає в себе кілька ключових компонентів, які спільно забезпечують можливість створення тривимірних об'єктів з використанням пластичного матеріалу.
Матеріали, використовувані для FDM методу і їх особливості
Метод Fused Deposition Modeling (FDM) широко використовується в промисловості і 3D-друку для створення різних виробів. Для цього методу застосовуються різні матеріали з унікальними характеристиками.
Одним з найпопулярніших матеріалів для FDM є пластик. Пластикові філаменти мають високу міцність і стійкість до впливу різних хімічних речовин. Вони доступні в широкому асортименті, що дозволяє вибрати оптимальний матеріал для кожного проекту.
Однак, крім пластику, для FDM можна використовувати й інші матеріали, такі як метали, дерево, кераміка та гума. Металеві філаменти забезпечують міцність, а дерев'яні - естетичність і природний зовнішній вигляд. Керамічні матеріали, в свою чергу, підходять для виготовлення предметів з високим ступенем деталізації.
Особливістю матеріалів для FDM є їх здатність до нагрівання і охолодження. При процесі FDM, філамент нагрівається до певної температури, після чого екструдер наносить тонкий шар матеріалу на платформу. Потім матеріал охолоджується і зчіплюється, утворюючи шар виробу.
Від вибору матеріалу залежать властивості виготовленого виробу, такі як жорсткість, пружність, теплостійкість та інші. Тому при виборі матеріалу для FDM необхідно враховувати вимоги до готового виробу і його експлуатаційних умов.
- Пластики-міцні, стійкі і доступні матеріали з широким асортиментом;
- Металеві філаменти-забезпечують високу міцність і стійкість;
- Дерев'яні філаменти-надають виробу природний зовнішній вигляд;
- Керамічні матеріали-підходять для деталізації і створення складних форм.
Завдяки різноманітності матеріалів, метод FDM дозволяє створювати різні вироби з унікальними властивостями і характеристиками, що робить його одним з найпопулярніших методів в області 3D-друку.
Типові вироби, створювані за допомогою FDM методу
FDM метод дозволяє виготовляти широкий спектр виробів різної складності і функціональності. Цей метод знайшов застосування в багатьох індустріальних секторах, таких як авіабудування, автомобільна промисловість, медицина, Електроніка та інші.
Ось деякі типові вироби, які можуть бути створені за допомогою FDM методу:
- Прототипи та моделі для тестування та оцінки дизайну;
- Функціональні прототипи для перевірки працездатності та відповідності вимогам;
- Запасні частини та Компоненти для ремонту та заміни;
- Настроювані інструменти і пристосування для оптимізації процесів виробництва;
- Ортопедичні та ортезні вироби, такі як маски і устілки;
- Моделі для презентацій і демонстрації продуктів;
- Компоненти та Корпуси пристроїв електроніки;
- Моделі меблів і предметів інтер'єру;
- Іграшки та розважальні вироби.
Це лише деякі приклади виробів, які можуть бути створені за допомогою FDM методу. Головною перевагою цього методу є його гнучкість і можливість створення індивідуальних, настроюються виробів з мінімальними витратами на виробництво ідеї від дизайну до остаточного продукту.