Метод послойного наплавления предполагает трехмерную печать, в которой объект формируется в процессе расплавления пластиковой нити. Она подается посредством экструдера на рабочую поверхность, в результате чего происходит наслоение друг на друга нескольких слоев. Популярность данного способа моделирования объясняется несколькими факторами: и экономичностью и доступностью материалов, и относительной простотой конструкции, и разнообразием оборудования.

Особенности процесса

Данный способ моделирования изделий посредством 3D-принтеров был создан еще 20 лет назад Скоттом Крампом, который основал компанию Stratasys. На основе оборудования создается трехмерная деталь путем накладывания одного слоя на другой, при этом термопластичный материал нагревается до состояния полужидкости, после чего из него выдавливается деталь в соответствии с контуром, заданным на компьютере. Технология предполагает использование двух материалов:

• Непосредственно материал для моделирования, который станет основой готового компонента,
• Вспомогательного элемента, который служит в качестве поддержки.

Подача нитей материала выполняется из отсеков в 3D-принтере в печатающую головку. Она передвигается в соответствии с заданными параметрами, выполняя наплавление материала слой за слоем. После того, как деталь создана, пользователь устраняет вспомогательный компонент. Деталь готова к применению!
Однако перед началом процесса сначала создается компьютерная трехмерная модель – именно она ляжет в основу будущей детали. Программа Stratasys выполняет загрузку детали в формате stl, после чего выполняется ее анализ во всех сечениях, прорабатывается алгоритм наплавления.

Какие материалы используются при моделировании методом послойного наплавления?

Для того чтобы качество печати было высоким, используются различные материалы как в качестве основы, так в качестве вспомогательного компонента. Если есть необходимость в экономии, а качество детали не играет важной роли, можно применять и одинаковые по структуре материалы. Технология FDM предполагает применение в первую очередь термопластики, которые отличаются стойкостью к воздействию высоких температур и механическим нагрузкам. Чаще всего применяется ABS-пластик, который характеризуются надежностью и универсальностью. Температура его плавления довольно высокая, но она защищает деталь от деформаций, не препятствуя при этом печати. Печать может выполняться и на основе поликарбонатов, поликапролактонов, полифенилсульфонов, а также парафиноподобных соединений, но такие операции выполняются редко. При выборе нужно учитывать оптимальное соотношение прочности и стойкости к температурным воздействиям.

Особенности ABS-пластика

В технологии FDM чаще всего используется именно этот материал. К его положительным свойствам относятся:

• Твердость,
• Термоустойчивость,
• Устойчивость к воздействию солнечных лучей,
• Возможность получения деталей с точностью и детализацией,
• Экономичность.

Благодаря этим качествам материал широко применяется при печати макетов, функциональных объектов, которые используются в различных целях. Данный пластик имеет разноцветные нити, поэтому в большинстве случаев окрашивание поверхности изделий не требуется. Специалисты рекомендуют грамотно выбрать ориентацию печати: при горизонтальной ориентации часто возникает эффект лестницы, когда поверхность отличается ребристостью. Более качественная поверхность будет создаваться при вертикальном построении моделей.

Еще одна особенность 3D-печати с применением ABS-пластика касается создания гибких и мобильных элементов детали. В таком случае следует между подвижными частями оставлять определенное расстояние – так печать будет качественнее.

Чем хороша технология FDM?

• Во-первых, она отличается простотой эксплуатации, поэтому даже непрофессионалы легко справятся с печатью.
• Во-вторых, на оборудовании используется термопластик, который отличается стойкостью к нагреванию, химическому воздействию.
• В-третьих, в процессе моделирования создаются качественные детали с высокой детализацией сложных геометрических форм и полостей.
• В-четвертых, технология характеризуется гибкостью, что объясняется использованием термопластичных материалов.
• С другой стороны, если потребуется создание детали с большими углами, модель нужно будет печатать с применением дополнительных структур и опор.

Какие принтеры и как работают?

При моделировании на основе технологии FDM применяются различные виды принтеров: Mojo, uPrint, Dimension, Fortus. Mojo – это настольный принтер, который работает быстро, стоит недорого и позволяет печатать модели с высоким разрешением. Благодаря компактным размерам он хорошо подходит для использования в офисе. uPrint – это оборудование высокого качества, которое работает с пластиком ABS. Этот принтер идеально подходит для трехмерного моделирования на основе послойного наложения расплавленной полимерной нити. Расходные материалы могут подаваться сразу в несколько отсеков, поэтому обеспечивается максимальная производительность.

Суть работы принтера сводится к следующему. Сначала оба материала – основной и вспомогательный – загружаются в отсеки. Волокно проходит через трубку к печатающей головке, где выполняется его нагревание до достижения полужидкого состояния. Затем материал выдавливается. Кстати, основу можно применять не раз – таким образом и достигается экономичность данного процесса.

Где применяется моделирование методом послойного наплавления?

Моделирование на основе технологии FDM востребовано там, где требуется быстрота производственного процесса. Чаще всего такие принтеры применяются для создания игрушек, сувениров, украшений, однако разнообразие используемых расходных материалов позволяет существенно расширить сферу применения данного метода моделирования. К тому же технология отличается экономичностью, что и объясняет ее популярность в использовании в бытовых условиях.

---