FDM 3D-печать
Принцип работы, плюсы и минусы в сравнении с другими технологиями
Что такое FDM и как это работает
Технология FDM или FFF подразумевает создание объектов при помощи послойного нанесения расплавленного материала, который поставляется в прутке намотанном на катушку. FDM дословно расшифровывается - fused deposition modeling или технология послойного наплавления. Звучит сложно, но на самом деле технология очень проста. По сути, это как клеевой пистолет с термоклеем, слои наращиваются путём наплавления материал на предыдущий слой.
Отличия этой технологии от других: широкий выборор материалов и цветов, повышенная прочность, экологичность, твердость, устойчивость изделий к различным химическим материалам и климату.
Усадка у разных материалов разная. Компенсацию усадки мы сделаем сами, чтобы Ваша модель получилась в нужный размер. Но механическая доработка отверстий обычное дело, они получаются не совсем круглые, в некоторых случаях чуть вытянуты, или круглые, но со следами от поддержек.
Величина слоя в данной технологии допустима от 0,05мм до 0,8мм. Стандартом считается слой 0,2-0,25мм.
Величина сопла из которого поступает пластик - от 0,2мм до 1,2мм. Стандартом считаются сопла 0,4-0,5мм.
Первый слой. Поверхность печатной платформы может быть шероховатой или быть абсолютно плоской, в зависимости от необходимости заказчика. На поверхность платформы, для хорошей адгезии и исключения отлипаний во время печати, наносится специальный клей, который может оставаться на нижнем слое напечатанной модели в виде белёсого налёта который можно устранить. Для максимальной красоты рекомендуется на стороне от которой начнется печать по углам делать не скругления, а фаску 0,5-1мм.
Места нависаний выше 65-70 градусов необходимо укладывать на поддержки, так как горячий пластик печатающийся в воздухе эластичен и на изделии без поддержек будут провисания пока имеет высокую температуру. Вместо скруглений, растущих снизу, лучше делать фаску, так как к скруглениям нужны поддержки, а они ухудшат внешний вид и потребуют снятия и механической обработки.
Зазоры и допуски. Для сборки смежных элементов нужно выставлять зазор между деталями, 0,2мм для плотной посадки, и 0,35мм для свободно посадки.
Нарезание резьбы в материале допускается, но часто раскручивать такое соединение не стоит, оно будет ослабевать. Лучше использовать вплавляемые латунные втулки, в которые бесконечное количество раз можно закручивать винты без опасений за резьбу.
Удешевить стоимости печати можно. В первую очередь это зависит от материала и скорости печати. Чем тоньше настройки и крупнее деталь - тем дольше печатается изделие. Сократить время печати и массу материала можно путём уменьшения внутреннего заполнения в изделии. Заполнение подбирается в зависимости от потребностей. Существует много видов заполнения под разные нужды. Совсем без заполнения (пустотелые) модели, печатать во многих случаях нельзя, но если мы обнаружим такую возможность - обязательно сообщим об этом. Противоположное, 100% заполнение тоже применяется редко, так как это излишне при учете прочности этих материалов, и может способствовать деформации или отлипанию изделия из-за усадки материала.
Процедуры для получения готового изделия.
1
Работа с моделью
Допустим модель уже нарисована и её передали на печать.
Первым делом проверяется возможность печати, ошибки и пустоты в модели, возможность оптимизировать модель под 3D-печать,
2
Создание управляющей программы
Готовая модель загружается в программу-слайсер.
Выбирается тип материала, выставляются настройки слоя, скорости и температуры.
По итогу получаем информацию по массе изделия включая поддержки, время печати и стоимость печати. Кроме того есть возможность посмотреть по слоям, как будет печататься модель, как укладывается заполнение, где есть нависания под которые лучше установить поддержки.
Устанавливаем компенсацию усадки.
Размножаем деталь до нужного количества.
Сохраняем управляющую программу.
3
Подготовка принтера к печати
- Включаем принтер, проверяем показания датчиков температуры.
- Отмываем спиртом печатную платформу от остатков клей и следов пластика предыдущей печати.
- Включаем нагрев печатной платформы, сопла, и камеры печати если это требуется.
- Меняем сопло на нужный нам размер и материал.
- Меняем материал. Ставим нужный, продавливая им остатки старого материала из нагревательного блока и сопла.
- Наносим на печатную платформу специальный клей для того, чтоб модель надежно прилипла
- Загружаем управляющую программу в принтер.
- Проводим калибровку печатного стола и осей.
4
Запуск печати, печать и снятие модели
Выбираем созданную управляющую программу и подтверждаем запуск в печать. По достижению необходимых температур, принтер начнет печатать первый слой, от правильной укладки которого будет зависеть результат печати. За первым слоем нужно обязательно проследить, чтобы материал хорошо прилипал к платформе, между линиями небыло зазоров и избытка пластика, чтобы скорости соответствовали температуре и не вызывали сложностей у кинематики принтера.
Печать проходит без вмешательств, если будет достаточно пластика, корректно уложенный первый слой, в катушке с пластиком не будет петель, не будет засора печатной головки, не будет отключения электричества.
По завершению печати принтер выключит нагрев и платформа будет остывать. Чем больше она остынет, тем проще будет снимать изделие. Резкие перепады температур могут повлечь неконтролируемую усадку (в морозилку лучше не класть, чтоб быстрее остыла).
5
Обработка модели после печати
Сперва необходимо удалить всё лишнее - это кайма и поддержки.
Затем механически обрабатываются места крепления поддержек, места крепления к платформе, посадочные места и отверстия. Если хотите гладкую поверхность без шероховатости, чтоб не видно было слоёв - нужно шкурить. Чтобы предать изделию вид глянцевой поверхности, приближенной к поверхностям после литья в форму под давлением, необходимо обработать химическими растворителями. Их можно наносить кистью или поместить в камеру с нагреванием для испарения растворителя на изделие. Для разных пластиков используются разные типы растворителей.
6
Покраска изделия
Для покраски на подготовленную поверхность наносится грунтовка, мы используем акриловую грунтовку и краски. После высыхания можно приступить к раскрашиванию изделия.
Типы пластиков для FDM
PLA пластик - биоразлагаемый пластик
PLA (Полилактид) Материал для начинающих.
Плюсы:
· Легко печатается, не требует подогреваемого стола.
· Минимальная усадка и коробление.
· Не имеет запаха при печати.
· Большой выбор цветов и специальных видов (с дерево, металлом, светящиеся и т.д.).
Минусы:
· Низкая термостойкость (размягчается при ~55-60°C).
· Хрупкий, низкая ударная вязкость. Но на вертикально напечатанных деталях межслойная спекаемость слоёв выше чем у PETG и ABS, то есть штырь диаметром 5мм из PLA будет прочнее PETG и ABS
· Не устойчив к влаге и УФ-излучению (со временем может деградировать).
Основное применение: Декоративные модели, прототипы, игрушки, учебные проекты.
Пластик созданный на основе кукурузного крахмала. Идеален для печати протатипов, форм для заливки и других изделий, использование которых не предполагает использование более трёх лет. По истечению трёх лет изделие начнет самоуничтожаться не насося вреда окружающей среде и природе, на свалке под небом разлагается в 3 раза быстрее.
Так же материал плохо обрабатывается механическим образом, но хорошо обрабатывается химическим путём.
Так же материал плохо обрабатывается механическим образом, но хорошо обрабатывается химическим путём.
PETG пластик - пищевой пластик широко применяемый в быту.
PETG (Полиэтилентерефталат гликоль)
Идеальный компромисс между простотой и функциональностью.
Плюсы:
· Высокая прочность и ударная вязкость.
· Хорошая химическая и влагостойкость.
· Относительно легко печатается (чуть капризнее PLA).
· Гладкая поверхность с глянцевым блеском.
Минусы:
· Склонен к стрингингу ("волосам") на поверхности изделия.
· Может плохо держаться на столе, если он не подобран правильно.
Основное применение: Функциональные детали, корпуса для электроники, емкости для воды, детали для улицы.
Пластик из которого производятся бутылки, тарелки, миски и другие пластиковые изделия, которые вы ежедневно используете. Пластик весьма прочный, вибростойкий.
Используется как для хранения пищевых изделий так и для деталей средств передвижения, таких как велосипеды, самокаты, автомобили, водно-моторный транспорт.
ABS пластик - самый известный тип пластика.
ABS (Акрилонитрилбутадиенстирол)
Классический, самый распространённый пластик.
Плюсы:
· Высокая прочность и термостойкость (до 100°C).
· Хорошая ударная вязкость.
· Поддается постобработке (паро-, химическое полирование ацетоном).
Минусы:
· Сильно коробится при печати — обязателен подогреваемый стол и закрытая камера.
· При печати выделяет неприятные и потенциально вредные пары.
· Сложен для новичков.
Основное применение: Автомобильные детали, корпуса приборов, конструкторы (например, LEGO), детали, требующие стойкости к температуре.
В меру прочный. На изгиб не лопается, а белеет. Хорошо обрабатывается любым механическим путём, а так же химическими растворителями.
Композитные пластики
Композиты есть на основе всех вышеперечисленных пластиков, основное свойство материла остаётся прежним, но за счет добавления волокон, пудры или крошки - приобретают уникальные свойства, которые можно применять в специальных узких областях
-GF4 - Композит на основе армированного 4% рубленным стекловолокном. Обладает улучшенными прочностными свойствами и приятной фактурой финишной поверхности распечатки.
-GF8 - Примерно тоже самое, но 8%
-PA - материал в состав которого входит полиамид, препятствующий истиранию детали. Очень сложная механическая обработка. С
Titan - Прочный, твёрдый материал выдерживающий 100 градусную температуру.
Воск
Печать воском применяется для литья. изделия получаются хрупкие и не любят температуры выше 30 градусов. Суть этого материала, что по технологии для литья используется выжигание модели в гипсовой форме и благодаря полному выгоранию воска, не остаётся осадка, залы и других частиц, которые могут испортить результат отливки.
Nylon
Nylon (Полиамид).
Прочный и долговечный инженерный пластик.
Плюсы:
· Выдающаяся прочность, ударная вязкость и износостойкость.
· Хорошая гибкость.
· Подходит для изготовления функциональных деталей (например, шестерёнок).
Минусы:
· Очень гигроскопичен — впитывает влагу из воздуха, требует обязательной сушки перед печатью и хранения в вакуумных пакетах.
· Высокие температуры печати.
· Склонен к короблению, имеет большую усадку.
Основное применение: Шестерни, подшипники скольжения, защелки, функциональные механические детали.
Прочный, устойчивый к истиранию материал. Плохо обрабатывается механическим способом. Тонкая линия этого материала может растягиваться и изгибаться без повреждений изделия. При толстой стенке изгибов и растяжений вы не заметите, прочность будет велика.
TPU пластик
TPU (Термополиуретан)
Гибкий и эластичный материал.
Плюсы:
· Отличная ударная вязкость и амортизация.
· Высокая износостойкость.
· Стойкий к маслам и бензину.· Хорошее сцепление слоев.
Мягкий, резиноподобный материал имеющий несколько типов твердости, измеряемой по Шору, как в силиконах. В зависимости от потребности подберём необходимую твёрдость. Из этого материала можно изготавливать защитные чехлы, прокладки, демпферы, кейсы, покрышки для моделей автомобилей, подошвы и прочие мягкие изделия.
Минусы:
· Сложная печать из-за гибкости (требуется принтер с прямым экструдером), хорошо просушенный материал, подачу материла без лишних трений по пути к экструдеру.
· Низкая жесткость.
Основное применение: Протекторы для телефонов, уплотнители, гибкие шарниры, антивибрационные прокладки, шины для роботов.
PC (Поликарбонат)
PC (Поликарбонат)
Плюсы:
· Обладает исключительной ударной прочностью и высокой термостойкостью (до 110-120°C).
· Прочнее и долговечнее, чем ABS или Nylon.
Минусы:
· Сложность печати очень высокая.
· Сильно коробится, усаживается.
· Требует высоких температур (сопло: 280-310°C, стол: 100-120°C) и обязательно закрытую камеру для поддержания стабильной температуры.
Основное применение: Прочные защитные кожухи и корпуса, автомобильные детали подверженные нагреву, детали механизмов которые должны выдерживать ударные нагрузки, изделия стерилизуемые паром.
ASA
ASA (Акрилонитрилстиролакрилат)
Плюсы:
· Похож на ABS по прочности и термостойкости, но обладает выдающейся устойчивостью к УФ-излучению и погодным условиям.
· Не выцветает и не теряет прочности на солнце.
Минусы:
· Сложность печати: Высокая. Как и ABS, склонен к короблению, требует закрытой камеры.
Основное применение: Уличные изделия: корпуса для камер, держатели для растений, садовый инвентарь. Автомобильные внешние детали. Любые детали, которые будут постоянно находиться на открытом воздухе.
PEEK, PEI, PEKK
PEEK, PEI, PEKK (Полиэфирэфиркетон и др.)
Плюсы:
Это высокотемпературные супер-инженерные пластики.
Обладают феноменальной прочностью, термостойкостью (до 250-300°C) и химической стойкостью. По механическим свойствам близки к металлам.
Минусы:
Сложность печати: Экстремально высокая.
Требуют экструдеров, нагревающихся до 400-500°C, и камер с подогревом до 120-200°C.
Очень чувствительны к условиям печати.
Основное применение: Аэрокосмическая отрасль (облегченные детали взамен металлических). Медицина (биосовместимые имплантаты). Высоконагруженные детали в автомобильной и нефтегазовой промышленности.
HIPS
HIPS (Ударопрочный полистирол)
Чем уникален: Чаще используется не как основной материал, а как растворимая поддержка для ABS и других материалов. Растворяется в химическом веществе лимонен (содержится в соке цитрусовых). · Применение: Печать сложных моделей с большим количеством поддержек, которые невозможно удалить механически.
PVA
PVA (Поливинилацетат)
Чем уникален: Водорастворимый материал для поддержек. Идеален для печати сложнейших моделей с замкнутыми полостями, где поддержки невозможно удалить вручную. · Минусы: Дорогой, очень быстро впитывает влагу из воздуха. · Применение: Используется в паре с PLA для создания инженерных прототипов и художественных моделей с труднодоступными поддержками.
Контакты
г. Санкт-Петербург,
проспект Косыгина 11 корпус1
Южное шоссе 37
+7 921 567 89 27
