Технология моделирования методом плавления FDM позволяют создавать трехмерные объекты посредством 3D-печати. В качестве расходного материала применяется пластиковая нить, которая плавится, подается на рабочую поверхность, де застывает. Так выполняется первый слой, затем процесс повторяется, пока не будет создана 3D-модель.

Особенности технологии

Построение деталей на основе слоев позволяет получать детали, которые имеeт сложную геометрию и при этом отличаются тщательной детализацией. Единственный недостаток данного метода в том, что во время плавки пластик распространяется в разные стороны, что не удается контролировать. Поэтому модели отличаются рельефной поверхностью, которая при обработке теряет точность. С другой стороны, только на основе данной технологии можно получить прочные с точки зрения механических и химических свойств детали.

3D-принтер для FDM

На основе этого прибора можно создавать модели и детали на основе термопластика, которые будут отличаться прочностью и износостойкостью. Такая печать считается единственной профессиональной, позволяющей воспроизводить трехмерные объемные модели. Все 3D-принтеры имеют определенную конструкцию и состоят из нескольких элементов.

1. Печатающая головка – это основа всего. В этом элементе главную роль играет нагреватель, который расплавляет пластиковую нить и выдавливает его через сопло, имеющее небольшой диаметр. Подающий нить механизм называется экструдером, а нагревательный элемент – хот-эндом. Для 3D-принтера нить может поставляться двух диаметров – в 1,75 мм и 3,0 мм, при этом экструдер работает только с определенным типом диаметра, что нужно учитывать при подборе материала. Нить подается специальным шаговым двигателем и системой шестеренок, валов. А определенная скорость поддерживается контроллером, который управляет двигателем. Температура хот-энда регулируется термистором.
2. Для поддержания определенной рабочей температуры модели оснащаются радиаторами, вентилятором, а также тепловыми барьерами в виде прокладок из веществ, которые имеют маленькую теплопроводность. Главные требования к прокладкам – способность выдерживать высокие температуры, стойкость к деформациям и отсутствие вредных веществ в составе.
3. Чтобы снизить трение между пластиковой нитью и стенками нагревательного элемента, устанавливаются трубки.
4. Сопло для 3D-принтера нужно выбирать сменное, поскольку его отверстие засоряется и нуждается в чистке. При выборе следует учитывать шаг и диаметр резьбы.

Главное – рабочий стол

Рабочий стол, или платформа, — это важная часть принтера. Именно на ней происходит формирование создаваемой модели. Чаще всего платформа представляет собой две пластины, на которые надежно крепятся конструктивные элементы. Верхняя часть стола должна пружиниться, чтобы избежать ошибок в процессе создания деталей. Платформа может создаваться из стекла, акрила, алюминия. Чтобы эти материалы не прилипали к поверхности рабочего стола, его перфорируют или наносят на него определенный состав.

В качестве материалов для покрытия применяются материалы, которые обеспечивают хорошее сцепление и способны выдержать температуру расплавленной нити, когда наносятся первые слои. Часто в качестве покрывающего материала применяется капрон, который является тонкой пленкой из полиамида и способен выдержать температуру до 4000 C. В принтерах для 3D-печати капрон применяется в виде самоклеящейся ленты, которая имеет ширину 5-200 мм. Ее отрезками покрывается рабочая поверхность. Еще один популярный для FDM-принтеров материал – синий скотч из полипропилена, который отличается высокой термостойкостью.

Несмотря на большой выбор материалов, очень часто они плохо сцепляются с поверхностью. Чтобы достичь лучшего сцепления, платформа подогревается – для этого нижняя часть рабочего стола оснащается электрическим нагревателем. С помощью нагревания можно еще уменьшить температурный градиент между слоями, поскольку при столкновении с воздухом слои могут деформироваться. 3D-печать предполагает, что головка и рабочий стол должны находиться в движении. Для этого применяются специальные механизмы, которые обеспечивают перемещение и точность этого процесса.

Что с температурой?

Особенность работы 3D-принтера в том, что по мере того, как создается слой, он сразу подвергается деформации. Чтобы этого избежать, используются поддерживающие опоры и структуры. Второй способ решить подобную проблему – обеспечить быстрое отвердевание пластика посредством охлаждения вентилятором. Именно поэтому FDM-печать считается двойственной: с одной стороны, нужно мгновенно охлаждать вышедший из сопла пластик, с другой – нужно не спешить и выполнять работы равномерно, чтобы избежать технических деформаций.

Важную техническую роль играет рама, на которой располагаются все элементы принтера. Часто она создается из недорогого алюминиевого профиля или обычных стержней с резьбой. Иногда рама делается из оргстекла, фанеры, однако сложно говорить о долговечности подобных изделий.

Управляющая электроника 3D-принтера

Управление всеми компонентами принтера выполняется контроллером, куда поступает программа в виде специального кода. Генерируясь, он описывает будущую модель. Большая часть контроллеров работают на платформе Arduino, который имеет открытую архитектуру, программный код. Чтобы управлять устройствами принтера и получать данные, используются специальные модули. Управление некоторыми 3D-принтерами выполняется посредством компьютера, некоторые модели имеют панель управления – она позволяет полностью контролировать процесс печати. Сам контроллер и печатающая головка соединяются проводами. Принтер работает от питания, и поскольку печать длится довольно долго, очень важно обеспечить его бесперебойную работу.

Популярные принтеры для технологии FDM

Принтер марки Mojo – один из самых популярных, поскольку при компактности и простоте применения способен печатать модели в отличном качестве и с четкой детализацией. Благодаря оснащению технологией FDM можно создавать функциональные модели, которые будут отличаться прочностью и точностью. Если учесть, что прототипы будут печататься быстро, а расходные материалы экономичны, данная модель принтера идеально подходит и для профессионалов, и для новичков. Прибор Mojo способен работать и с растворимыми веществами, поэтому есть возможность создавать рельефные модели.

Еще один популярный FDM-принтер – марки uPrint SE, который работает с ABS-пластиком. Производственный процесс с применением этого устройства радует универсальностью, удобством, функциональностью и эргономичностью. Наличие дополнительных отсеков – залог того, что можно печатать намного быстрее, обеспечив непрерывный производственный процесс.

Трехслойное моделирование можно вести и на основе принтера uPrint SE Plus. Особенность данной модели – в оснащении камерой, которая работает намного быстрее и позволяет сделать процесс печати быстрее и проще. Все модели этих принтеров оснащены специальной системой WaveWash, которая позволяет очищать вспомогательный материал.

---