3D tisk: technologie fdm

Simulace tavení (FDM-fused deposition modeling) - způsob, jak vytvořit trojrozměrný objekt pomocí spojitého vlákna z termoplastického materiálu. Technologii FDM vyvinul spoluzakladatel Stratasys Scott Crump již v roce 1988. Spočívá ve vytváření trojrozměrných objektů z roztaveného plastového materiálu.

Stručný popis procesu

Vlákno vychází z velké cívky přes pohybující se extrudér tiskárny a je uloženo na stavěném modelu. Pohyb hlavy řídí počítač. Obecně platí, že hlavní trasa vede v horizontální rovině. Během této doby se jí podaří vytisknout jednu vrstvu modelu pomocí technologie FDM a poté se zvedne do malé výšky a vytvoří další vrstvu.

Roztavení vlákna

U většiny 3D tiskových zařízení je zdrojový materiál dodáván jako cívka s navinutým vláknem. Během pracovního postupu je nit vytlačena extrudérem. Extrudér má 2 konce-studený a horký. Studený konec je navržen tak, aby vytáhl nit z cívky pomocí ozubených kol nebo válečků a přivedl ji na horký konec. Rychlost posuvu vlákna je řízena krokovým motorem.

Na horkém konci extrudéru, který podporuje technologii FDM, je umístěna topná komora a tryska. Do topné komory se přivádí zkapalňovač určený k roztavení vlákna. S ním se původní surovina přemění na kapalinu. Roztavený materiál je vytlačován z trysky tenkými lepkavými kuličkami a přilepen k simulovanému produktu. Průměr trysky je obvykle 0,3 až 1 mm. V závislosti na použitých surovinách lze pro 3D tisk použít různé metody ohřevu a typy trysek.

Simulace tavení (FDM)

FDM-technologie 3D tisku. To je jeden z nejběžnější metody vytváření objemových položek pomocí 3D tiskárny. Procesu tisku předchází příprava modelu pomocí softwarových nástrojů. V tomto okamžiku je vytvořen soubor STL (Formát souboru STL – stereolitography file format) obsahující 3D digitální model. Model je rozdělen do vrstev a orientován v prostoru. V případě potřeby se vytvoří podpůrná zařízení. Proces modelování se nazývá slicing - "rozdělení na vrstvy".

Tryska je namontována na stojanu a pohybuje se v rovině XY. Jak se tryska pohybuje po dané trase, ukládá v naprogramovaných bodech malé kuličky roztaveného plastu, které přicházejí do styku se substrátem nebo dříve vytvrzenými vrstvami a rychle vysychají. Podle technologie FDM jsou dráhy roztavených kuliček umístěny v maximální blízkosti sebe, což umožňuje vytvoření pevné vrstvy.

Jakmile je vytvoření jedné vrstvy dokončeno, platforma stoupá (klesá) podél osy Z a pokračuje ve vytváření další vrstvy. Proces pokračuje, dokud není produkt zcela připraven.

Pro kvalitní lepení jedné stopy s ostatními je nutné udržovat určitou teplotu produktu, takže trojrozměrný tiskový systém je obsažen uvnitř komory, která udržuje teplotu mírně nad teplotou tání plastu.

Jako suroviny lze použít takové materiály, jako polystyren, polyamid, polykarbonát, kyselina polymléčná a další. Tyto materiály mají různé pevnosti a různé teplotní vlastnosti. Pevnost je ovlivněna i barvou materiálu.

Oblast použití

FDM-technologie tisku se používá při prototypování a v technologii rychlé výroby. Rychlé prototypování usnadňuje proces iterativního testování. Kromě toho tato metoda modelování našla své uplatnění v tkáňovém inženýrství v medicíně.

Perspektivy 3D tisku

V současné době existuje mnoho projektů zaměřených na recyklaci plastového odpadu materiál pro vytváření trojrozměrných objektů pomocí počítačové techniky. Několik společností vyvíjí technologii 3D tiskáren podporujících FDM pro domácí použití.

Velmi populární je projekt vytvoření samočinného zařízení RepRap, které může vytvářet součásti stejného zařízení. Jinými slovy, má schopnost sebereprodukce. Autoři projektu se domnívají, že díky podobným zařízením nebude v budoucnu nutné drahé výrobní infrastruktury pro vytváření složitých produktů.