Технология FDM (Fused Deposition Modeling), или метод послойного наплавления, является одной из самых популярных и доступных технологий 3D-печати на сегодняшний день. Этот метод позволяет создавать трехмерные объекты путем послойного наплавления материала.

 FDM технология нашла широкое применение в промышленном производстве, прототипировании, образовательном процессе и даже в бытовом секторе благодаря своей экономической выгоде, гибкости и скорости печати.

Что такое технология FDM в 3D-печати и как она работает?

Определение FDM технологии и принципы работы

Технология FDM, или Fused Deposition Modeling (моделирование методом наплавления), подразумевает создание объектов путем расплавления и экструзии пластиковой нити через сопло 3D-принтера. Этот процесс заключается в послойном нанесении материала, где нить перемещается вдоль заданных координат, а расплавленный пластик быстро застывает, формируя твердое тело.

Основы процесса наплавления в FDM

В основе процесса печати FDM лежит принцип слой за слоем создания объекта. Экструдер принтера, снабженный соплом, расплавляет пластиковую нить, после чего она наплавляется на платформу или уже сформированные нижние слои. Высота слоя и точность печати могут варьироваться, что позволяет достигать необходимых свойств готового изделия.

Сравнение FDM с другими методами 3D-печати

В сравнении с другими технологиями 3D-печати, такими как SLA (Stereolithography) или SLS (Selective Laser Sintering), FDM представляет собой более доступный и менее сложный в освоении метод. 

Важные характеристики FDM принтеров

FDM (Fused Deposition Modeling) принтеры, также известные как FFF (Fused Filament Fabrication) принтеры, являются наиболее распространенным типом 3D-принтеров, используемых как в домашних, так и в профессиональных условиях. Они работают, плавя и экструдируя термопластичную нить (филамент), создавая объект слой за слоем. Вот ключевые характеристики FDM принтеров, которые считаются важными при их выборе и использовании:

1. Размер печатной зоны – определяет максимальный размер объекта, который может быть напечатан. Большая печатная зона позволяет создавать большие детали или печатать несколько объектов за один раз.

2. Разрешение печати – включает в себя толщину слоя и точность позиционирования по осям X и Y. Меньшая толщина слоя повышает детализацию и качество печати, но также увеличивает время печати.

3. Скорость печати – влияет на то, сколько времени потребуется для печати объекта. Скорость зависит от многих факторов, включая сложность объекта и выбранное разрешение печати.

4. Совместимость с материалами – разные принтеры могут поддерживать разные виды филаментов, такие как PLA, ABS, PETG, нейлон и др. Некоторые материалы требуют специальных условий печати, например, подогреваемой рабочей платформы или закрытого корпуса для поддержания определенной температуры.

5. Подогреваемая платформа – необходима для предотвращения деформации нижних слоев объекта при печати из некоторых видов пластика, таких как ABS и нейлон. Она помогает поддерживать адгезию первых слоев и уменьшает риск деформации.

6. Закрытая камера печати – позволяет поддерживать стабильную температуру внутри принтера, что особенно важно при печати материалами, чувствительными к температурным колебаниям, такими как ABS и нейлон.

7. Система подачи филамента – бывает двух типов: прямая и Bowden. Прямая система подачи располагает экструдер непосредственно на печатающей голове, обеспечивая лучшую точность подачи филамента, особенно для гибких материалов. Bowden система уменьшает вес печатающей головы, что может увеличить скорость печати и уменьшить вибрации.

8. Программное обеспечение – важный аспект для успешной печати. Удобное и функциональное программное обеспечение (слайсер) позволяет настроить параметры печати, такие как температура экструдера и платформы, скорость печати, разрешение и другие.

Преимущества применения технологии FDM в производстве

Экономическая выгода от использования FDM

Применение FDM технологии в производстве позволяет значительно снизить стоимость создания прототипов и малосерийных изделий по сравнению с традиционными методами производства. Такая экономия достигается за счет использования доступных расходных материалов и уменьшения времени, необходимого для изготовления деталей.

Гибкость проектирования с помощью FDM

Технология FDM предоставляет возможность быстрого изменения и адаптации проектов без дополнительных финансовых и временных затрат. Это открывает перед проектировщиками широкие возможности для экспериментов с формой, размером и функциональностью изделий, делая процесс проектирования значительно гибким.

Влияние FDM на скорость производства

Скорость печати в технологии FDM может значительно варьироваться в зависимости от заданных параметров и сложности изделия, но в сравнении с традиционными методами производства, время существенно сокращается. Это позволяет быстрее выводить продукты на рынок и увеличивает конкурентоспособность компаний.

Выбор материалов для печати методом FDM

Сравнение возможностей пластиков PLA и ABS

Для FDM печати чаще всего используются пластиковые нити на основе полилактида (PLA) и акрилонитрилбутадиенастирола (ABS). PLA представляет собой биоразлагаемый материал, который характеризуется легкостью печати и минимальной усадкой, в то время как ABS отличается высокой прочностью и термостойкостью, но требует более высоких температур печати. 

PLA (Полилактид) и ABS (Акрилонитрилбутадиенстирол) — два наиболее популярных материала для 3D печати методом FDM (Fused Deposition Modeling), каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Давайте рассмотрим их подробнее:

Преимущества PLA:

• Биоразлагаемость: PLA является биоразлагаемым полимером, произведенным из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, что делает его более экологичным выбором в сравнении с ABS.

• Простота печати: PLA плавится при относительно низкой температуре (около 180-220°C) и не требует нагретой платформы, что делает его доступным для печати на большинстве 3D принтеров.

• Минимальная усадка: Этот материал характеризуется небольшой усадкой, что упрощает печать больших деталей и уменьшает вероятность деформации.

• Глянцевая отделка: PLA дает гладкие и часто глянцевые поверхности после печати, что придает изделиям привлекательный внешний вид.

Недостатки PLA:

• Низкая температурная стойкость: PLA начинает размягчаться уже при 60°C, что ограничивает его использование в условиях высоких температур.

• Низкая механическая прочность: Хотя PLA достаточно твердый, он может быть ломким, особенно при ударных нагрузках или длительном использовании.

Преимущества ABS:

• Высокая прочность и жесткость: ABS характеризуется высокой ударной вязкостью и прочностью, что делает его идеальным для изготовления деталей, подвергающихся механическим нагрузкам.

• Термостойкость: ABS сохраняет свои физические свойства при температурах до 100°C и выше, что делает его подходящим для применения в условиях высоких температур.

• Устойчивость к химическим воздействиям: ABS обладает хорошей стойкостью к маслам, жиру, и многим химическим веществам, что расширяет сферу его применения.

• Легкость обработки: ABS легко обрабатывается после печати, его можно шлифовать, сверлить и красить, что делает его универсальным для различных проектов.

• Ударопрочность: ABS обладает высокой ударопрочностью, что делает его подходящим для изготовления предметов, которые могут подвергаться механическим повреждениям.

Недостатки ABS:

• Высокая усадка: ABS склонен к значительной усадке и деформации при остывании, что требует использования нагретой платформы и часто закрытой камеры для печати.

• Выделение вредных паров: При печати ABS выделяются пары стирола, которые могут быть вредны для здоровья, поэтому рекомендуется использовать хорошую вентиляцию или воздушные фильтры.

• Сложность печати: Печать ABS требует более высокой температуры экструдера (около 220-250°C) и нагретой платформы, что может быть недоступно для некоторых 3D принтеров.

Нестандартные материалы для FDM печати

Помимо традиционных PLA и ABS, в FDM печати можно использовать и нестандартные материалы, такие как нити с добавлением дерева, металла, а также гибкие TPU нити. Это расширяет возможности FDM технологии и позволяет создавать изделия с необычными свойствами и эстетикой. Действительно, FDM (Fused Deposition Modeling) печать открывает широкие возможности для экспериментов с материалами за счет использования нестандартных нитей. 

Рассмотрим подробнее эти варианты:

1. Нити с добавлением дерева
   Эти материалы представляют собой композиты, состоящие из PLA (полилактид) основы с добавлением мелкозернистых древесных волокон. Изделия, напечатанные такими нитями, имеют вид и текстуру, напоминающие настоящее дерево, включая возможность шлифовки и окрашивания. Это делает их идеальными для создания декоративных предметов, моделей, искусственных деревьев или мебели.

2. Нити с добавлением металла
   Эти