مقدمه
مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) یک فناوری پرینت سه بعدی بر پایه ی اکستروژن است. مواد مورد استفاده در FDM پلیمرهای ترموپلاستیک و به شکل فیلامنت هستند. در این فرآیند، یک قطعه با رسوب گزینشی مواد مذاب به صورت لایه به لایه در مسیری که توسط مدل CAD تعریف شده، ساخته میشود. FDM به دلیل دقت بالا، هزینه ی کم و قدرت انتخاب زیاد مواد، یکی از پرکاربردترین فناوری های پرینت سه بعدی در سراسر جهان محسوب می شود.
مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) چگونه کار می کند؟
فناوری FDM از موادی به شکل فیلامنت های ترموپلاستیک استفاده می کند که با توجه به مدل CAD تعریف شده، ذوب و مجددا به شکل دلخواه منجمد می شود.
فرآیند پرینت سه بعدیFDM
یک پرینتر FDM از دو قرقره تشکیل شده است: یکی برای مواد سازنده ی اصلی و دیگری برای مواد پشتیبانی. مراحل اصلی فرآیند پرینت سه بعدی مدلسازی رسوب ذوب شده عبارتند از:
· مرحله 1 - پس از ورود داده های CAD، فیلامنت مواد جامدی که از قبل بارگذاری شده، به کمک گرمای سر ذوب کننده به مایع تبدیل می شود.
· مرحله 2 - این پلاستیک مذاب به عنوان یک لایه از طریق نازل اکستروژنی که در تمام جهات همانطور که در داده های CAD تعریف شده، حرکت می کند، به پلتفرم ساخت فوم وارد می شود. فرآیند اضافه کردن لایههای مایع/ نیمه جامد یکی پس از دیگری تکرار میشود. اگر طرح شامل اجزای آویز یا سازه هایی باشد که ممکن است به طور بالقوه تاب برداشته یا خم شوند، از سازه های پشتیبانی استفاده می شود. ماده ی پشتیبان می تواند همانند مواد سازنده ی اصلی یا از جنس هر ماده ی دیگری باشد.
· مرحله 3 - در صورت استفاده از سازه های پشتیبانی، پس از تکمیل فرآیند ساخت، آنها را حذف می کنند.
مواد پرینت سه بعدی FDM
در میان سختترین پلاستیکهایی که برای مدلسازی رسوب ذوبشده استفاده میشوند، این مواد را ارائه داده می شوند: ABS، ABS ESD7، ABS M30، ASA، نایلون PA12، نایلون PA12 پر کربن، پلیآمید 12 تقویتشده با فیبر کربن، پلیکربنات PC-ABS، پلیکربنات PC-ISO، ماده ی شفاف PC مانند مقاوم در برابر حرارت، پلیکربنات PC، PLA، PETG، PEEK، ULTEM 1010 و ULTEM 9085.
ASA، یک ترموپلاستیک آمورف دارای مقاومت بهبود یافته در برابر هوازدگی، به دلیل خواص مکانیکی عالی خود به طور گسترده در نمونه سازی استفاده می شود. بعلاوه، در رنگ های بسیار متنوعی نیز موجود است.
مزایای فناوری FDM
این ها مهم ترین عواملی هستند که فرآیند FDM را به یکی از محبوب ترین فناوری های پرینت سه بعدی تبدیل نموده اند.
مقرون به صرفه بودن
FDM به عنوان یکی از ارزان ترین گزینه ها برای پرینت سه بعدی شناخته می شود. هنگامی که به تولید یک واحد گرفته تا یک دسته ی کوچک نیاز است، FDM در مقایسه با همتایان گرانتر خود مانند SLA یا SLS گزینه ی ایدهآلی محسوب می شود. علاوه بر این، مواد مورد استفاده در آن، ارزانتر و در دسترس تر هستند که باعث میشود نمونهسازی، نمونهسازی مجدد و بهبود طراحی نسبت به سایر فناوریها هزینه ی کمتری برای چاپ داشته باشد.
از طرفی هزینههای رنگآمیزی و پرداخت سطح نیز کاهش مییابد؛ زیرا پرینتها با رنگآمیزی سطح مناسب مستقیما و بدون سر و صدای ناشی از پس پردازش اضافی از پرینتر بیرون میآیند.
سرعت
فرآیند FDM از نظر سرعت چاپ سریع تر از بسیاری از فناوری های دیگر است. از آنجایی که فیلامنت های مورد استفاده به راحتی در دسترس هستند، در چاپ دسته های بزرگ نیز مشکلی در خصوص زمان وجود ندارد.
قابلیت چاپ تمام رنگی
بیش از 40 رنگ برای پرینترهای FDM موجود بوده و تعداد این رنگ ها نیز روز به روز در حال افزایش است. رنگ قطعه ی نهایی دقیقا همان رنگ فیلامنت استفاده شده می باشد. اگر رنگ مورد نظر به دست نیامد، روش های پس پردازشی مانند رنگرزی یا رنگ آمیزی نیز موجود است.
هدر رفت کمتر مواد
از آنجایی که پرینتر FDM با ذوب کردن فیلامنت و منجمد کردن آن عمل چاپ را انجام می دهد، برخلاف MJF یا SLS که در آنها از پودر استفاده شده و مستعد هدر رفت مواد هستند، احتمال هدر رفتن وجود ندارد. همچنین زمانی که مدل به دقت طراحی شود، امکان حذف سازه های پشتیبانی نیز وجود دارد.
تنوع گسترده ی مواد
بیش از 10 نوع مختلف از فیلامنت های پلاستیکی برای FDM موجود است. از مواد با استحکام پایین گرفته تا مواد دارای استحکام بالا (PP، TPU، نایلون PA، ABS، PETG، PLA، PC به ترتیب صعودی استحکام کششی)، FDM دارای فهرست گستردهای از موادی است که میتواند به کمک آنها فرآیند چاپ را انجام دهد. این گزینش به اختیار سازنده است که بسته به نیاز خود از چه ماده ای استفاده کند. مزیت دیگر، در دسترس بودن مواد است. این مواد اغلب مورد استفاده قرار گرفته و از این رو به راحتی و با قیمت پایین در بازار در دسترس هستند.
معایب فرآیند FDM
جدا از مزایایی که FDM ارائه می دهد، این فرآیند دارای چند عیب رایج نیز هست.
لایه های پله ای
کیفیت سطح قطعات چاپ شده طی فرآیند FDM، مانند قطعات چاپ شده ی رزین SLA یا کربن DLS صاف و صیقلی نیست. از آنجایی که FDM با ریختن پلاستیک مذاب به صورت لایه به لایه کار می کند، وجود سطح پله پله بسیار مشهود است. تصویر زیر یک سطح ناهموار را به دلیل وجود پله های بسیار نشان می دهد. علاوه بر این، مکانیزم چسبندگی لایه ها، قطعات FDM را ناهمسانگرد مینماید. برای صاف و صیقلی کردن سطح، نیاز به انجام پس پردازش و صرف هزینه ی بیشتر است.
قطعه ی پرینت سه بعدی از جنس ABS M30 به رنگ خاکستری تیره و به کمک فرآیند FDM
ایجاد قطرات کوچک
با توجه به ماهیت پلاستیک ذوب شده، FDM قطرات کوچکی را ایجاد نموده، کمترین دقت و وضوح ابعادی را در مقایسه با سایر فناوری های پرینت سه بعدی داشته و از این رو برای ساخت قطعات دارای جزئیات پیچیده مناسب نیست. FDM مطمئنا گزینه ی خوبی برای تولید نمونه ای است که جزئیات کوچک در آن مهم نیستند. در صورت ضروری بودن توجه به جزئیات و دقت ابعاد، بهتر است از FDM اجتناب نمایید.
خدمات پرینت سه بعدی FDM در مجموعه 3DHUB
مجموعه ما خدمات مدلسازی رسوب ذوب شده را به صورت آنلاین برای پروژه های پرینت سه بعدی درخواستی، هم جهت ساخت نمونه های اولیه و هم برای تولید در دسته های بزرگ ارائه می دهد. برای استعلام هزینه های ساخت می توانید فایل قطعه مورد نظر خود را در سایت آپلود کنید و یا جهت مشاوره در مورد روش های ساخت می توانید با مشاوران ما تماس بگیرید.