Что такое FDM печать?

FDM печать – это моделирование методом послойного наплавления (англ. fused deposition modeling, FDM) — аддитивная технология, широко используемая при создании трёхмерных моделей, при прототипировании и в промышленном производстве.

Технология FDM подразумевает создание трёхмерных объектов за счёт нанесения последовательных слоёв материала, повторяющих контуры цифровой модели. Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков.

Технология печати методом послойного наплавления (FDM) была разработана С. Скоттом Крампом в конце 1980-х годов и представлена на рынке компанией «Stratasys», начиная с 1990 года. На данное время технология получает всё большее распространение среди любителей, создающих принтеры с открытым исходным кодом, а также коммерческих предприятий ввиду истечения срока действия оригинального патента. В свою очередь, широкое распространение технологии привело к существенному снижению цен на 3D-принтеры, использующие данный способ производства. Главным образом в распространении технологии на Российском рынке сыграли китайские производители, такие как Anycubic, Elegoo, Ender, Flyingbear и т.п.

Процесс печати FDM-принтера

Производственный цикл начинается с обработки трёхмерной цифровой модели. Модель в формате STL делится на слои и ориентируется наиболее подходящим образом для печати. Процесс подготовки модели для печати называется «slicing», в результате которого генерируется G-code. В нём закладываются все параметры печати, перемещения экструдера, при необходимости генерируются поддерживающие структуры, необходимые для печати нависающих элементов. Некоторые устройства позволяют использовать разные материалы во время одного производственного цикла. Например, возможна печать модели из одного материала с печатью опор из другого, легкорастворимого материала, что позволяет с лёгкостью удалять поддерживающие структуры после завершения процесса печати. Альтернативно, возможна печать разными цветами одного и того же вида пластика при создании единой модели.

Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоёв, застывающих сразу после экструдирования.

Пластиковая нить разматывается с катушки и подаётся в экструдер — устройство, оснащённое механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подаёт расплавленный материал на строящуюся модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.

Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования. Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатающей головкой») приводится в движение шаговыми двигателями или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является прямоугольная, с осями X, Y и Z. Альтернативой является цилиндрическая система координат, используемая так называемыми «дельта-роботами».

Технология FDM отличается высокой гибкостью, но имеет определённые ограничения. Хотя создание нависающих структур возможно при небольших углах наклона, в случае с большими углами необходимо использование искусственных опор, как правило, создающихся в процессе печати и отделяемых от модели по завершении процесса, что несколько увеличивает стоимость печати, одного грамма конечной модели.

В качестве расходных материалов используются всевозможные термопластики а также композиты, включая ABS, PLA, PET-G, SBS, TPU, HIPS (Доступны для печати у нас). Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определёнными прочностными и температурными характеристиками, в зависимости от назначения модели: АРТ-модель, например фигурка персонажа, или техническая модель, например шестерня механизма, гайки, шайбы, втулки и т.п.

Используемый материал: Wikipedia, Thingiverse.com