Osadzanie topionego materiału

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Zobacz też: inne znaczenia słowa FDM.
Osadzanie topionego materiału: 1 – dysza kontrolująca wypływ roztopionego tworzywa, 2 – osadzony i zastygnięty materiał (modelowana część), 3 – kontrolowany ruchomy stół

Osadzanie topionego materiału (FDM, ang. fused deposition modelling) – jedna z metod rapid prototyping. W metodzie tej nanoszony materiał (zwykle tworzywo sztuczne) przeciskany jest przez dyszę, ogrzaną do temperatury jego topnienia. Dysza kontroluje przepływ materiału i jest przemieszczana automatycznie według instrukcji programu CAM. Podobnie jak przy stereolitografii, model wytwarzany jest warstwa po warstwie.

Metoda ta została wynaleziona w latach 80. XX wieku, od lat 90. jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych metod rapid prototyping[1]. Charakteryzuje się dokładnością +/− 0,13 mm. Używana jest do tworzenia modeli testowych jak również, dzięki zastosowaniu w miarę wytrzymałych materiałów, do wykonywanie detali użytkowych.

W FDM wykorzystuje się różne typy materiałów termoplastycznych, różniące się wytrzymałością i temperaturą topnienia: ABS, poliwęglany, polifenylosiarczki i woski. Istnieją również techniki korzystające z materiałów rozpuszczalnych w wodzie

Przebieg procesu[edytuj | edytuj kod]

Metoda FDM bazuje na wytłaczaniu tworzywa termoplastycznego z gorącej dyszy (poruszającej się wzdłuż osi X i Y), z którego warstwowo budowany jest model. Materiał- zwany filamentem- podawany jest w postaci okrągłej żyłki, który w dyszy jest zamieniany w stan półpłynny, a następnie jest układany na stole roboczym (mającym możliwość poruszania się w płaszczyźnie Z). Za zaciąganie filamentu odpowiedzialny jest ekstruder- mechanizm składający się z koła zębatego i łożyska. Nałożona warstwa materiału praktycznie od razu zastyga i łączy z pozostałymi warstwami. Urządzenia w tej metodzie są sterowane numerycznie- regulowane jest m.in. podawanie materiału przez dyszę, a także jej temperatura i inne parametry przetwarzania. W celu zapewnienia nieprzerwanego podawania filamentu do głowicy, często jest on podawany przez rurkę.

Pierwszym etapem drukowania jest wykonanie modelu 3D i zapisanie go w pliku STL. Następnie specjalne oprogramowanie przygotowuje plik do wydruku- ustala jednostki (milimetry lub cale), orientuje obiekt w komorze roboczej (możliwe jest ustawienie kąta pochylenia z dokładnością do 1°), dzieli na warstwy i tworzy konstrukcje podporowe. Wybór orientacji modelu ma bardzo duże znaczenie- wpływa na jego właściwości wytrzymałościowe oraz na to, ile materiału zostanie przeznaczone na wytworzenie podpór.

Pozbycie się podpór po zakończeniu procesu drukowania odbywa się poprzez rozpuszczenie materiału lub mechaniczne wyłamanie. Wyłamanie odbywa się zwykle z zastosowaniem szczypiec, musi być wykonywane ostrożnie, aby nie uszkodzić modelu. Zastosowanie materiałów rozpuszczalnych ma tę zaletę, że model może zawierać głębokie rowki czy wąskie szczeliny, do których nie mają dostępu szczypce. Do rozpuszczania służą specjalne urządzenia. Mają one podgrzewany zbiornik, który generuje temperaturę ok. 70°C, przepływającym czynnikiem jest zasadowy roztwór wodny. Po takim zabiegu model płucz się w czystej wodzie, a następnie osusza.[2]

Zalety i wady metody[edytuj | edytuj kod]

Drukarki do metody FDM są łatwe w obsłudze, nie maja skompilowanej konstrukcji, nie generują hałasów, zapylenia ani zapachów. Po zakończeniu pracy nie jest wymagane czyszczenie, serwisowanie odbywa się okresowo. Stosowane materiały są w większości nietoksyczne, ich wybór jest szeroki, dostępne są w wielu kolorach. Nadają się do długiego przechowywania. Zaletą metody jest również szeroki wachlarz obróbek wykańczających oraz sterowanie grubością wypełnienia budowanych modeli.

Do wad obiektów wykonanych w tej metodzie można zaliczyć małą wytrzymałość na granicach wybudowanych warstw w porównaniu z wytrzymałością wzdłuż włókien. Wszelkie pochyłości modelu generują efekt schodkowy i brak gładkości powierzchni. Nie można również podmieniać materiału przy wydruku danego elementu.[2]

Otwarta implementacja[edytuj | edytuj kod]

Dysza FDM Mk II, z elementami wyprodukowanymi za pomocą tej samej dyszy

Unowocześniona metoda FDM, od 2005 roku jest wykorzystywana do realizacji idei open source w tworzeniu fizycznych konstrukcji. Pełne oprogramowanie i opis modeli zrozumiały dla urządzeń są udostępniane na otwartej licencji. W projekcie RepRap schematy elementów urządzeń drukujących również są udostępniane, co pozwala posiadaczowi takiego urządzenia wyprodukować prawie w całości jego kopię[3].

Metoda ta działa w temperaturze pokojowej, korzystając z materiałów takich jak ABS, HDPE i HPP[4].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Stratasys, Inc. | Fortus 3D Production Systems – Dimension 3D Printers – RedEye On Demand Services.
  2. a b G.Budzik P.Siemiński, „Techniki przyrostowe. Druk Drukarki 3D”, wyd. Wydanie I, Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.
  3. RepRap: Blog: RepRapped extruder parts.
  4. Bloody HPP and HDPE extruded thread everywhere – Clanking Replicator Blog.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]