Objaśnienie FDM
„Drukowanie 3D” jest bardzo ogólnym terminem. Media, zwłaszcza marketing głównego nurtu, przedstawiają druk 3D jako magiczną technologię przyszłości, zdolną do replikowania złożonych obiektów. W rzeczywistości istnieje wiele różnych technologii druku 3D, ale technologia FDM, na której skoncentrujemy się w tym artykule, jest zdecydowanie najbardziej popularna.
Fused Deposition Modeling (FDM), to technologia druku 3D, która opiera się na tworzeniu elementów za pomocą tworzywa termoplastycznego (filamentu), które jest zasadniczo sznurem materiału, który można stopić, selektywnie osadzić i schłodzić. Części są budowane przez zsumowanie warstw jedna na drugiej.
FDM powstał, ponieważ jego twórcy szukali sposobu na szybkie prototypowanie części. Nawet dzisiaj, szybka produkcja prototypów jest jedną z największych zalet druku FDM i druku 3D w ogóle. Niemniej jednak, druk 3D również powoli staje się potężnym rozwiązaniem typowo produkcyjnym.
Zanim przejdziemy do szczegółów działania FDM, warto wspomnieć o jeszcze jednej rzeczy. Jeśli próbowałeś się już zagłębić w temat technologii FDM, być może zauważyłeś, że niektóre źródła używają terminu „FFF” – fused filament fabrication, zamiast FDM. Dzieje się tak dlatego, że FDM jest terminem oryginalnie zastrzeżonym przez Stratasys, a drugi skrót jest bardziej ogólny. Pamiętaj, to ta sama technologia, tylko nazwy są inne.
Jaka jest najlepsza drukarka 3D dla początkujących?
Rynek jest wypełniony tanimi drukarkami 3D, z których wszystkie wydają się być idealne dla początkujących. Najlepszym sposobem na to, aby się nad tym zastanowić, jest zapoznanie się z listą najlepszych drukarek 3D dla początkujących.
Jak to działa?
Budowa drukarki 3D
Najłatwiejszym sposobem zrozumienia jak działa FDM, jest zapoznanie się najpierw z jej budową. Zanim jednak omówimy poszczególne części, warto wspomnieć, że konwencjonalne drukarki 3D FDM mogą wykonywać ruchy w trzech osiach, nazwanych X, Y i Z. Osie X i Y odpowiadają za ruchy w lewo, w prawo, do przodu i do tyłu ruchy, podczas gdy oś Z obsługuje ruchy pionowe.
Przyjrzyjmy się teraz głównym komponentom drukarki 3D:
- Platforma robocza: jest to zasadniczo powierzchnia, na której wykonywane są wydruki. Platformy robocze są zwykle podgrzewane, aby pomóc w przyleganiu części.
- Ekstruder(y): to element odpowiedzialny za topienie i stopniowe nakładanie filamentu w celu zbudowania modelu.
- W rzeczywistości ekstruder składa się z dwóch części składowych: hotendu i coldendu. Hotend zawiera grzałkę i dyszę, która faktycznie osadza stopiony filament, podczas gdy tzw. coldend składa się z silnika, przekładni napędowych i innych małych elementów, które wpychają filament do hotendu w celu stopienia.
- Pomiędzy hotendem a coldendem znajduje się radiator i wentylator, ponieważ konieczne jest, aby coldend pozostał chłodny, by uniknąć zacięcia się filamentu.
- Oprócz wentylatora radiatora, zwykle jest co najmniej jeden inny wentylator, przeznaczony do chłodzenia stopionego filamentu po wyjściu z ekstrudera – jest to zwykle nazywane wentylatorem chłodzącym części.
- Głowica drukująca: Głowica drukująca ma jeden lub więcej ekstruderów, a na górze głowicy drukującej znajduje się rurka, która podaje filament do głowicy drukującej.
- Interfejs sterowania: Niektóre nowoczesne drukarki 3D mają ekran dotykowy, który służy do sterowania drukarką 3D. W starszych drukarkach, zamiast interfejsu dotykowego może być obecny prosty wyświetlacz LCD z pokrętłem do przewijania i klikania. W zależności od modelu drukarki, może być również obecne gniazdo kart SD i port USB.
Jak drukuje drukarka 3D FDM?
Proces rozpoczyna się po wysłaniu pliku modelu 3D do drukarki. Po rozpoczęciu zadania drukowania, dysza zaczyna się nagrzewać. Gdy dysza osiągnie wymaganą temperaturę do stopienia filamentu, ekstruder wciąga filament do hotendu, przygotowując go do osadzania.
Teraz drukarka jest gotowa do rozpoczęcia drukowania części w 3D. Głowica drukująca opuszcza się do platformy roboczej i zaczyna osadzać stopiony filament, który schładza się i twardnieje wkrótce po wyjściu z dyszy, dzięki wentylatorom chłodzącym część. Filament nakładany jest po jednej warstwie na raz, a po ukończeniu jednej warstwy, głowica drukująca przesuwa się nieznacznie w górę w osi Z, a proces jest powtarzany aż do ukończenia części.
Jeśli chcesz bardziej szczegółowo zapoznać się z tym procesem drukowania, zapoznaj się z artykułem na temat drukowania 3D FDM.
Pozyskiwanie i projektowanie modeli 3D
Oczywiście, jeśli chcesz wydrukować część w 3D, musisz mieć model 3D tej części. Modele 3D są tworzone przy użyciu oprogramowania do modelowania 3D, zwykle określanego jako oprogramowanie CAD (projektowanie wspomagane komputerowo). Oto kilka przykładów popularnego oprogramowania do modelowania 3D:
- Autodesk Fusion 360 – Pierwsze kroki w Fusion 360
- Blender – wprowadzenie do Blendera
- ZBrush – Co to jest ZBrush?
Większość początkujących w druku 3D, nie ma umiejętności wymaganych do korzystania z profesjonalnego oprogramowania. Jeśli tak jest także w Twoim przypadku, nie martw się ponieważ istnieją inne rozwiązania. Na początek rozważ prostsze opcje oprogramowania CAD, takie jak np. Tinkercad, prosty program, z którego niemal każdy może korzystać, bez wcześniejszego doświadczenia. Jest to aplikacja online, zaprojektowana przez firmę Autodesk, jednego z wiodących twórców oprogramowania CAD w branży.
Pobieranie plików
Ponieważ w ostatnich latach tak wiele osób uzyskało dostęp do drukarek 3D, w Internecie możemy znaleźć kilka repozytoriów modeli 3D. Oto niektóre z najpopularniejszych:
W ten sposób każdy może zdobyć model, bez żadnych umiejętności modelowania.
Przygotowanie modeli
Modele 3D należy przygotować do druku 3D za pomocą specjalnego oprogramowania, które przekłada model na instrukcje maszyny. Odbywa się to za pomocą oprogramowania do krojenia, zwanego również slicerem. Modele 3D są importowane do slicera, który następnie wirtualnie „tnie” model na warstwy. Powstałe pliki to tzw. G-code, który jest zasadniczo długą listą instrukcji, według których drukarka 3D ma zbudować model.
G-code to „język” drukarek 3D i maszyn CNC. Pliki te zawierają ważne parametry wymagane do wykonania modelu, takie jak prędkość i temperatura drukowania, grubość ścianki, procent wypełnienia, wysokość warstwy i wiele innych. Innymi słowy, drukowanie 3D jest niemożliwe bez plików G-code!
Podpory
Inną z głównych funkcji slicera, jest generowanie materiału podporowego. W przypadku drukowania części z dużymi wysięgami, potrzebne są podpory. Slicer pozwala wybrać, gdzie umieścić podpory i jak gęste mają być. Niektóre slicery oferują użytkownikom również możliwość wyboru różnych rodzajów struktur podporowych, co ułatwia usuwanie lub zapewnia większą stabilność.
Jeśli zastanawiasz się, który slicer będzie dla Ciebie odpowiedni, zapoznaj się z przewodnikiem po slicerach, który pomoże Ci dokonać wyboru.
Materiały
Drukarki 3D FDM wykorzystują filament do budowy części. Materiał ten jest w zasadzie termoplastem, specjalnie zaprojektowanym do topienia i chłodzenia, przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej.
Filamenty do druku 3D zazwyczaj występują w dwóch różnych średnicach: 1,75 mm i 3 mm (lub 2,85 mm). Filamenty występują również w różnych rozmiarach szpul. Bliższe spojrzenie na rynek pokazuje, że najpopularniejsze rozmiary to 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg i 3 kg.
Jedną z najlepszych rzeczy w drukarkach 3D FDM jest to, że mogą pracować z wieloma różnymi rodzajami materiałów. Oto tylko niektóre z filamentów, używanych do drukowania 3D FDM:
- Podstawowe:
- Specjalne:
- Elastyczne ( TPU, TPE )
- Nylon
- Z domieszką np. włókien drzewnych lub metali ( Woodfill, bronzefill , itd.)
- Poliwęglan
- Podporowe:
Filamenty należą również do najtańszych materiałów stosowanych w świecie druku 3D.
Sprawdź przewodnik po filamentach, aby poznać 25 najpopularniejszych typów filamentów do druku 3D.
Przetwarzanie końcowe
Przetwarzanie końcowe, to ostatni etap produkcji części drukowanej w 3D. Oto kilka typowych etapów przetwarzania końcowego, części drukowanej w technologii FDM 3D (nie wszystkie etapy muszą być wykonane):
- Usuwanie podpór: Po wydrukowaniu, musimy usunąć materiał podporowy, oczywiście jeśli podpory były konieczne w naszym wydruku 3D. Po usunięciu materiału podporowego, istnieje prawdopodobieństwo, że na powierzchni części pozostaną ślady.
- Szlifowanie: Przyda się wówczas szlifowanie. Użycie drobnego papieru ściernego sprawi, że powierzchnia części będzie gładsza.
- Malowanie: Skorzystaj z tej opcji, aby zmienić kolor modelu, dodać szczegóły lub warstwę ochronną.
- Polerowanie/wygładzanie: Powłoka epoksydowa jest jednym ze sposobów wygładzania powierzchni drukowanej części. Filamenty, takie jak ABS, mogą być również wygładzane oparami acetonu, w celu uzyskania gładkiego wykończenia powierzchni.
- Spawanie/klejenie: Jeśli chcesz wydrukować duży model 3D, który nie mieści się na polu roboczym Twojej drukarki 3D, możesz wydrukować go np. w w dwóch częściach, a później połączyć je.
Chcesz dowiedzieć się więcej o przetwarzaniu końcowym? Oto przewodnik po postprocessingu dla początkujących.
Wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów
Omówmy niektóre z najczęstszych problemów, które mogą napotkać początkujący podczas korzystania z drukarki 3D. Kliknij linki, aby uzyskać bardziej szczegółowe wyjaśnienie problemu.
- Wypaczanie: problem wynikający z różnic temperatur podczas procesu produkcyjnego.
- Nitkowanie: spowodowane nieprawidłowymi ustawieniami temperatury lub retrakcji, a nawet określonymi typami filamentu.
- Zatkana dysza: jest to jeden z najbardziej irytujących problemów z drukarkami 3D FDM. Jeśli usłyszysz dziwny dźwięk z głowicy drukującej i nagle filament przestanie z niej wypływać, prawdopodobnie oznacza to zatkaną dyszę. Może to być spowodowane między innymi słabą jakością filamentu, niewłaściwą regulacją temperatury lub rodzajem filamentu.
- Przesunięcie warstw: Może być spowodowane niewielkim chybotaniem osi Z lub nadmierną prędkością drukowania.
- Under-extrusion: występuje, gdy podczas drukowania nie zostaje wytłoczona wystarczająca ilość filamentu. Powoduje to brzydkie wydruki z przerwami między warstwami.
- Over-extrusion: Nadmierne wytłaczanie ma miejsce, gdy wytłacza się zbyt dużo filamentu. Powoduje to opadanie warstw i ogólnie złe efekty drukowania.
Utrzymywanie porządku
Drukarki 3D, jak każde inne maszyny produkcyjne, wymagają regularnej konserwacji, aby móc poprawnie działać.
- Czyszczenie stołu: Po wydrukowaniu zawsze dobrze jest przetrzeć stół roboczy bawełnianą ściereczką. W przypadku, gdy pozostały mocne ślady lub jeśli na stole roboczym jest klej, możesz użyć gąbki kuchennej i detergentu, aby spróbować się go pozbyć.
- Czyszczenie dyszy: Przed rozpoczęciem drukowania wyczyść dyszę wacikiem kosmetycznym. Sprawi to, że wokół dyszy nie będzie zaschniętego filamentu, który mógłby powodować problem z przyszłymi wydrukami. Czasami jednak konieczne może być włożenie w to większego wysiłku – zapoznaj się z przewodnikiem dotyczącym czyszczenia dysz, aby dowiedzieć się więcej.
- Wypływający filament przed rozpoczęciem drukowania: większość drukarek 3D wypuszcza nieco filamentu, aby zagruntować ekstruder przed rozpoczęciem nakładania pierwszej warstwy. Pozostawia to niepotrzebne pasmo filamentu w komorze roboczej, które najlepiej jest usunąć, aby nie przeszkodziło podczas drukowania właściwego elementu.
Przechowywanie
Przechowywanie dotyczy głównie filamentów, a nie samych drukarek 3D. Chociaż zawsze dobrze jest zabezpieczyć drukarkę 3D, jeśli nie planujesz jej używać przez jakiś czas.
Przechowywanie filamentów jest ważnym aspektem drukowania 3D, zwłaszcza jeśli masz kilka szpul leżących dookoła. To ważne, ponieważ jeśli szpule pozostaną, powiedzmy na biurku, osadzi się na nich kurz oraz wilgoć, co może potencjalnie zdegradować właściwości filamentu.
Na rynku dostępnych jest wiele pojemników na filament, a także worków próżniowych na filamenty. Wszystkie te produkty zapobiegają osadzaniu się kurzu na materiałach, a także chronią przed wilgocią.
Warto też zwrócić uwagę na suszarki do filamentów. Są to urządzenia, które zadbają o jakość Twoich filamentów, usuwając wilgoć tkwiącą w środku. Sprawdź artykuł o sposobach bezpiecznego przechowywania filamentu, aby przyjrzeć się wyżej wymienionym produktom.
Jeśli chcesz rozpocząć swoją przygodę z drukiem 3D i poszukujesz drukarki 3D, filamentów, oprogramowania do projektowania oraz suszarek do filamentów, zapraszamy do odwiedzenia sklepu internetowego firmy SEB-COMP: www.drukarki3d.seb-comp.pl oraz sklepów stacjonarnych:
- Warszawa, al. Jana Pawła II 43a lok. 22a, 01-001 Warszawa, e-mail: warszawa@seb-comp.pl, tel: 883 336 444
- Lublin, ul. Bociania 6/1a, 20-542 Lublin, e-mail: lublin@seb-comp.pl, tel: 696 811 833
- Katowice, ul. Chorzowska 108 lok 16, 40-001 Katowice, e-mail: katowice@seb-comp.pl, tel: 883 633 611
- Wrocław, al. Ludomira Różyckiego 1C lok 105, 51-608 Wrocław, e-mail: wroclaw@seb-comp.pl, tel: 790 388 308
Źródło głównego zdjęcia: blog.zmorph3d.com
Źródło: All3DP
