Fdm принтер что это
Выбор между технологиями FDM и SLA
На рынке доступно бесчисленное множество технологий и материалов для 3D-печати. Возможно, вы слышали о принтерах, строящих дома, или о принтере для печати шоколадом, или, может быть, даже о биопринтере, способном воссоздавать органы. Хотя многие из этих вариантов реальны, некоторые из них являются научной фантастикой, а другие просто причудливы. В связи с этим возникает вопрос для предпринимателей, инвестирующих в свой собственный бизнес, исследователей, внедряющих новые технологии для своих институтов, и инженеров, которым поручено улучшить жизненный цикл разработки продукта: какая технология 3D-печати подходит для меня?
Наиболее часто используемыми технологиями 3D-печати являются стереолитография (SLA) и методом послойного наплавления (FDM). Первоначально представленные в 1980-х годах, эти новаторские технологии адаптировались к современным реалиям благодаря использованию улучшенных материалов, увеличению скорости, размеров и качества. Важно отметить, что существует множество производителей и поставщиков, которые предлагают различные 3D-принтеры, печатающие по технологии FDM или SLA, и каждый из них по-своему уникален.
Подобно автомобильной промышленности, сравнивающей грузовик с седаном, существует множество производителей и вариантов, доступных для выбора. Хотя это может быть сложно, наша задача состоит в том, чтобы упростить его и начать с объяснения основных различий между FDM и SLA. После этого можно определить, какая технология подходит для вашего бизнеса.
Что такое FDM 3D-печать?
Сильные стороны
FDM относительно недорог по сравнению с альтернативными методами 3D-печати и, как правило, дает наиболее стабильные результаты, когда дело доходит до повторяемости и прочности. Кроме того, последующая обработка моделей, напечатанных с помощью FDM проста и в большинстве случаев безопасна.
Недостатки
Печать термопластичными материалами через экструзионные сопла приводит к проблемам с допусками и точностью моделей. По сравнению с другими технологиями 3D-печати, FDM может оставлять линии слоев или небольшие дефекты из-за нагрева и охлаждения материалов.
Что такое SLA 3D-печать?
Стереолитография (SLA от англ. stereolithography) была представлена на рынке в 1980-х годах и быстро интегрировалась многими производителями и компаниями по производству потребительских товаров. Вместо нитей SLA 3D-принтеры работают с фотополимерами, которые представляют собой светочувствительный материал, изменяющий физические свойства при воздействии света. Вместо экструзионной насадки SLA использует лазер для отверждения жидкой смолы в физическую деталь с помощью процесса, называемого фотополимеризацией. Этот уникальный процесс печати обеспечивает более высокое разрешение деталей, обладающих изотропными и водонепроницаемыми свойствами. Фотополимеры являются термореактивными материалами, то есть они реагируют иначе, чем термопласты. Подобно FDM, на рынке представлен широкий ассортимент принтеров SLA различных размеров, использующие различные материалов в различных ценовых диапазонах.
Сильные стороны
Лазерная технология обеспечивает высокую точность, которая позволяет изготавливать детали с меньшими допусками и увеличенным разрешением по сравнению с альтернативными технологиями. Если вам требуется высокоточная деталь, возможно, вам стоит рассмотреть SLA.
Недостатки
Что SLA приобретает в красоте, то теряет в прочности. В то время как некоторые материалы SLA спроектированы так, чтобы в некоторых случаях работать лучше, практически невозможно воспроизвести те же механические свойства ABS, нейлона и других филаментов, доступных FDM принтерам. Если ваши детали требуют большей функциональности, мы рекомендуем использовать технологию FDM.
FDM против SLA: Выбор правильной технологии
Область построения
Вам необходима печать больших деталей или же нужна достаточно большая платформа для сборки нескольких деталей/малообъемного производства? Нелегко найти принтер, способный печатать большие детали, и, конечно, размер объективен, поэтому важно определить, что для вас значит большой размер. Поскольку мы работаем в трех измерениях, никогда не недооценивайте высоту (Z) и всегда помните, что детали могут быть построены в разных направлениях для оптимизации прочности или постобработки. При сравнении технологий важно определить, какой тип деталей вы собираетесь печатать сегодня, и заранее спланировать, что может быть произведено в будущем. Наиболее распространенным сожалением является нехватка емкости принтера.
Найти широкоформатный 3D-принтер SLA очень сложно и почти невозможно из-за особенностей технологии. Во-первых, после печати остается больше отходов, связанных с большим объемом жидкой смолы. Во-вторых, стоимость отдельных деталей, как правило, выше, поскольку материалы будут дороже. Наконец, сверхвысокая точность лазера, безусловно, полезна для деталей с более высоким разрешением, но это приводит к гораздо большему времени печати.
★ 3D-печать FDM является идеальным выбором при изготовлении крупных деталей и используется уже довольно давно. Присущие FDM преимущества указывают на то, что гораздо проще получать воспроизводимые результаты, независимо от размера детали или области построения. Кроме того, FDM печать обладает значительно меньшим количеством отходов, а время, необходимое для производства больших или многих деталей, намного быстрее, чем у многих альтернатив, использующих технологию SLA. Проще говоря, с помощью FDM можно печатать большие размеры по доступным ценам.
Скорость печати
На нашем высококонкурентном коммерческом и промышленном рынке скорость разработки и производства новых продуктов имеет первостепенное значение для привлечения ранних пользователей и увеличения доли рынка. 3D-печать обеспечивает это преимущество и позволяет производить детали в одночасье без надзора оператора. Независимо от того, выбираете ли вы технологии SLA или FDM, скорость может быть не самым важным фактором, поскольку обычные производственные или ручные процессы занимают больше времени, чем и то, и другое. С учетом сказанного, если скорость 3D-печати является приоритетом, выбирайте между внешним видом детали и разрешением.
SLA славится изготовлением деталей, которые визуально превосходят FDM благодаря лазерной технологии, способной печатать слои толщиной до 25 микрон. Учет размера детали помогает точно определить, как долго деталь будет печататься. По сравнению с FDM скорость почти ничтожна.
★ Однако технология FDM, как правило, способна предложить несколько различных размеров сопел (0.6 мм, 0.1 мм, 0.2 мм), что обеспечивает инженерам гибкость для ускорения процесса печати. По сравнению с SLA, FDM значительно быстрее, но это является компромиссом. Естественно, большие размеры сопел приводят к более толстым линиям слоев. В конечном счете, вы должны учитывать свои требования к деталям и соблюдать баланс между разрешением и скоростью.
Материалы
3D-принтер бесполезен без материалов. Каков ваш процесс тестирования и оценки на протяжении всей разработки прототипа? Что для вас важнее: создать прототип или изготовить детали, которые механически идентичны деталям конечного использования? Было бы выгодно вашей инженерной команде иметь детали с химической стойкостью? Существует так много вопросов, которые необходимо учитывать при определении правильной технологии 3D-печати для вас, но нет ничего более ценного, чем понимание возможностей материала и производительности 3D-принтера.
Материалы SLA идеально подходят для нишевых применений, но им не хватает общей прочности и функциональности по сравнению с FDM. Например, некоторые материалы, используемые при SLA печати, обладают биосовместимыми характеристиками, которые в сочетании с возможностями высокого разрешения делают их идеальными для создания прототипов некоторых медицинских устройств и для случаев использования в стоматологии. Однако материалы SLA вряд ли соответствуют механическим свойствам, необходимым для большинства коммерческих или промышленных требований.
★ Если вам требуются материалы, которые используются для изготовления для конечного продукта, вам следует рассмотреть FDM 3D-печать. Стандартные термопласты, такие как ABS, PLA и нейлон, обычно используются во всех основных отраслях промышленности и доступны на большинстве технологических платформ FDM. Прочностные и долговечные свойства FDM превосходят свойства SLA. Это улучшает тестирование продукта и позволит инженерам продвигать разработку новых продуктов с большей уверенностью и точностью.
Прочность и долговечность
Прототипирование и проверка продукта могут быть строгими процессами, включающими серию испытаний, которые приводят к значительному износу детали. Каждая отрасль должна в какой-то степени обеспечивать функциональность продукта, и мегакорпорации инвестируют большие средства, чтобы реализовать это. Как отмечалось ранее, прочность и долговечность материалов FDM превосходят SLA. Материалы ASA, напечатанные на 3D-принтерах FDM, обладают устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, что делает их идеальными для наружного применения (садовое оборудование, изделия для домовладельцев и т.д.). Нейлоновые материалы часто используются для автомобильных запчастей, которые требуют длительного срока службы.
Когда прототипы или производственные детали должны работать в суровых условиях, материалы SLA имеют тенденцию разрушаться, ломаться или деформироваться просто потому, что механические свойства не полностью соответствуют деталям конечного использования. При определении того, какая технология подходит для вашего бизнеса, не забудьте учесть, в каком типе среды изделия должны будут работать. Они могут хорошо выглядеть в лаборатории при испытаниях, но они должны функционировать и в реальном мире.
Напечатанный на 3D-принтере карабин выдерживает нагрузку в 500 кг в виде большого 3D-принтера
Точность и качество
Если жизненный цикл разработки вашего продукта неизбежно включает массовое производство с использованием литья под давлением, SLA принтер может быть наилучшим вариантом для вас. Однако, если вам нужны высококачественные детали для промышленного применения, рассмотрите технологию FDM. Например, изготовленные на заказ светильники, предназначенные для работы в производственной среде, требуют максимальной функциональности и не обязательно должны обладать косметическими качествами. Понимая замысел дизайна вашей детали, вы можете управлять ожиданиями и определять, какая технология 3D-печати подходит именно вам.
Области применения и отрасли промышленности
По данным AMFG, ассортимент 3D-принтеров растет во всех магазинах по всему миру, о чем свидетельствует то, что более 70% предприятий находят новые приложения для 3D-печати (Scultpeo, 2019). Кроме того, число производителей, использующих 3D-печать для полномасштабного производства, удвоилось в период с 2018 по 2019 год, и ожидается, что общий объем рынка превысит 20 миллиардов долларов к 2022 году с ожидаемым средним показателем между 18,2—27,2%. Это представляет широкий спектр отраслей и вариантов использования, которые продвигают 3D-печать дальше, чем когда-либо прежде.
Аэрокосмическая отрасль
Охватывая авиационное, космическое и спутниковое производство, аэрокосмическая промышленность является наиболее передовой, когда дело доходит до 3D-печати и внедрения технологий. Строгие требования к функциональности ограничивают 3D-печать SLA просто потому, что материалы плохо работают в сложных условиях.
Автомобильная отрасль
Автомобильный рынок славится использованием ABS-пластика и полипропилена для создания прототипов и конечного продукта. Поскольку для большинства их применений требуются прочные и долговечные материалы, FDM, как правило, является наиболее распространенной технологией 3D-печати для прототипирования, приспособлений, направляющих для сверления и производств небольших объемов. Обычно автомобильным инженерам требуются материалы с улучшенными свойствами химической стойкости, которые продолжают работать при воздействии бензина и других химических веществ, что оправдывает использование FDM. Тем не менее, SLA имеет преимущество в печати прозрачных деталей, используемых для тестирования отражателей и осветительных механизмов.
Потребительские товары
Нередко обе технологии используются в процессе прототипирования или раннего тестирования. Например, портативное устройство может иметь корпус из ABS-пластика, усиленный ESD, в сочетании с мягкой сенсорной ручкой из TPU, напечатанной на SLA. Чаще всего возможность печати в высоком разрешении с помощью SLA более привлекательна для производителей потребительских товаров по сравнению с FDM.
Здравоохранение и медицина
Рынок здравоохранения включает разработку медицинских устройств, учебные стенды и специализированные инструменты для рынка стоматологических и слуховых аппаратов. Как правило, рынок медицинских изделий требует стерилизации прототипов и деталей, что означает, что материал должен выдерживать определенные температуры в процессе, называемом автоклавированием. Технологии SLA и FDM предлагают соответствующие материалы, но для этого требуется некоторое предварительное исследование.
Учебные стенды, как правило, требуют высокого разрешения, поскольку они используются в образовательных целях, что делает SLA идеальным выбором. Стоматологический рынок славится использованием SLA, а рынок слуховых аппаратов разделен между SLA и FDM. В связи с характером рынка здравоохранения и важностью печати мельчайших деталей SLA является наиболее предпочтительным.
Образование
Исследовательские и академические институты по всей стране массово внедряют технологии FDM и SLA. Нет ни одного университета без пространства для прототипирования, и большинство средних школ начинают использовать 3D-печать различными способами. Как правило, она используется для того, чтобы мотивировать учеников пробовать новые технологии и развивать своего внутреннего предпринимателя.
Многие исследователи заинтересованы в расширении возможностей материалов, которые делают 3D-печать жизнеспособным вариантом в будущем. Независимо от того, является ли целью исследование или обучение студентов, большинство университетов и учебных заведений склоняются к FDM из-за относительно низкой стоимости и простоты оборудования. Постобработка может быть сложной задачей при использовании SLA, поэтому FDM является более удобным вариантом для студентов. Кроме того, будущее FDM выглядит ярче, когда речь заходит о расширении материалов для производственных целей.
Ответы на популярные вопросы
SLA прочнее FDM?
Технология SLA быстрее, чем FDM?
В целом 3d-печать SLA выполняется намного медленнее, чем FDM-печать. Из-за небольшой площади поверхности лазера на создание каждого слоя уходит больше времени. С помощью технологии FDM вы можете выбрать высоту слоя, что обеспечивает гораздо более быструю и вариативную 3D-печать. Но в то же время качество поверхности печати SLA будет более гладким.
Что лучше: филамент (FDM) или смола (SLA)?
Всё зависит от ваших потребностей. Обычно филамент дешевле и позволяет производить изделия большого размера. Но с помощью смолы можно добиться большей точности и гладкости поверхности.
Насколько быстры FDM принтеры?
Для формирования детали 3D-принтеры FDM укладывают длинную линию пластика в нужную форму. Чтобы определить, с какой скоростью печатает машина, вы можете измерить длину этого материала. Типичная скорость 3D-принтера FDM составляет от 50 до 150 мм/час. Но есть также более быстрые принтеры, которые работают со скоростью до 500 мм/час.
Вывод
Каково ваше дизайнерское намерение? Какие проблемы 3D-печать решит для вас сегодня? Завтра? Каковы наиболее важные факторы при определении затрат на полное переоборудование вашего предприятия (рентабельность инвестиций, производительность, инновационность)?
Существуют тысячи примеров, когда вышеупомянутые отрасли интегрировали технологию SLA или FDM, поэтому, хотя это сравнение дает некоторую информацию, оно не завершает всю картину. Не каждая отрасль, производственное предприятие или конструкторское бюро действуют одинаково. Поэтому мы рекомендуем проконсультироваться с экспертами, чтобы определить, какая технология будет наилучшим выбором.
3D-принтеры FDM и FFF: в чем разница
Технология послойного наплавления, в силу ее доступности и повсеместности — самый распространенный и популярный метод 3D-печати. Предлагаем разобраться вместе в том, что такое FDM и FFF, чем они отличаются, как работают, как устроены 3D-принтеры и какие получаются модели, а также посмотреть наиболее популярные работающие по этим технологиям принтеры и образцы их принтов.
Содержание
Введение
Производство способом наплавления нитей (FFF) — самая известная технология 3D-печати. 3D-принтер, работающий по технологии FFF, плавит нить материала — филамент, и укладывает его слоями, образуя заданную программой модель.
Эквивалентом FFF является моделирование методом послойного наплавления (FDM). Данный термин является торговой маркой Stratasys. Термин FFF был придуман членами проекта RepRap для обозначения технологии без нарушения законодательства.
Это схожие технологии. Но между ними есть определенное различие. В основном — историческое.
Как это работает
Моделирование методом послойного наплавления (FDM) – это проприетарная технология, разработанная Stratasys, Ltd в 1989 году.
Типичный FDM-3D-принтер состоит из экструдера и насадки сопла, объединенных в один агрегат, сборочного стола и механизма подачи филамента. Материал попадает в экструдер, где нагревается и расплавляется. Экструдер размещает материал на столе через насадку сопла.
Процесс проходит внутри изолированной камеры, в которой поддерживается температура около 90°C. Как следствие, материал попадает из горячего экструдера на разогретый стол, следуя через горячую среду. То, что весь процесс проходит при высокой температуре, упрощает контроль механических характеристик изделия. Использование нагревательной камеры защищает его от коробления и скручивания, повышает адгезию слоев. Температура камеры регулируется в зависимости от материала и режима работы.
Отличия FDM от FFF
Так как патенты FDM-технологии истекли только в 2009 году, еще в 2005 появился проект RepRap, члены которого разработали свою версию технологии. Они назвали её FFF — производство способом наплавления нитей. Проект RepRap ориентируется на производство сложных продуктов в отсутствие развитой промышленности.
В промышленных FDM-установках нагревалась вся камера, в FFF-принтерах от нее избавились, чтобы уменьшить стоимость принтеров и печати.
Таким образом, в FFF-принтерах нет нагревательной камеры и это главное отличие. Как следствие, материал попадает из горячего экструдера на разогретый стол, следуя через холодную среду (в некоторых принтерах стол тоже не нагревается).
Чередование горячего и холодного окружений вызывает в изделии остаточные напряжения. Из-за этого результаты применения FDM и FFF могут значительно различаться, несмотря на один принцип работы. FDM применяется в промышленности, в то время как FFF ориентирована на любителей.
Почему теперь это одно и то же
Благодаря RepRap, сейчас 3D-печать широко распространена. Многие перешли на FFF-принтеры, из-за чего цены упали в 10 раз.
Сейчас, после истечения патентов и появления на рынке 3D-принтеров с подогреваемой камерой производства других компаний, помимо Stratasys, FDM и FFF стали почти синонимами.
Термин FDM часто и уже общепринято используется в литературе, технической документации и в обсуждениях в отношении всех экструдирующих пластик принтеров, в том числе и не имеющих термостатической камеры. Часто люди интересуются, подходят ли материалы для FDM-принтеров к FFF-принтерам. Подсказка: обычно подходят, если это не специальные тугоплавкие конструкционные пластики, требующие специального оборудования.
Для начинающего энтузиаста, не готового вкладывать в это увлечение большие деньги, FFF становится первым шагом в мир 3D-печати. Аддитивные технологии — это обширный спектр процессов, вроде селективного лазерного спекания, стереолитографии, печати гипсовой смесью или металлами. Но лидерами в домашних условиях остаются FDM-принтеры.
Из чего состоит 3D-принтер
Есть разные виды конструкций 3D-принтеров. В общих чертах, устройство 3D-принтера включает следующие компоненты:
Мы коснемся только самых основных из них.
Кинематические схемы
Есть множество способов реализации технологий 3D-печати, и одна из самых заметных характеристик — кинематическая схема, или кинематика. Она определяет, как и с помощью каких механизмов осуществляется перемещение печатающей головки. Существуют следующие типы кинематики 3D-принтеров:
Есть прецеденты применения для 3D-печати также промышленных роботов-манипуляторов, но это совсем другие устройства и их мы рассмотрим подробнее в другой статье. Есть и среди них потребительские аппараты, рассчитанные на применение в лаборатории, учебном заведении, небольшой мастерской или дома — ознакомиться с такими можно здесь.
Декартова кинематика
Самый популярный тип кинематики. Основан на декартовой системе координат, с помощью которой 3D-принтер определяет, что, когда и где печатать. Положение печатающей головки определяется координатами X, Y и Z.
У данной кинематики есть разные конструкции, такие, как конструкция Прюши (Prusa), Felix, Ultimaker, H-Bot, CoreXY и другие. Как правило, у таких принтеров стол движется вдоль одной координатной оси, а печатающая головка — вдоль двух, но есть и конструкции, в которых вдоль двух осей движется стол.
Anycubic 4Max Pro v2.0
Дельтаобразная кинематика
Дельтаобразные 3D-принтеры тоже используют декартову систему координат, но пересчитывают ее в полярную в процессе печати и положение их печатающей головки контролируется иначе. Она закреплена на трех рычагах, образующих над столом треугольник (или греческую букву “дельта”).
Основания рычагов могут подниматься и опускаться по рельсам или цилиндрическим направляющим, к которым крепятся, за счет чего печатающая головка быстро перемещается по области печати. Главным преимуществом такой кинематики является высокая скорость печати. Неподвижный стол тоже является преимуществом, поскольку тряска затрудняет печать и может вызвать искажения в еще не отвердевшем изделии. Также, из-за особенностей конструкции, у дельтаобразных принтеров обычно большая область печати по оси Z, но малая площадь платформы.
Существенным недостатком является низкая точность печати. Причем, в центре модели она может быть очень высокой, но ухудшаться к краям. Это конструктивная особенность, не связанная с качеством самого аппарата. Возможно, с развитием технологии эта проблема будет решена.
Anet A4
Полярная кинематика
Полярная кинематика основана на полярной системе координат. Стол таких 3D-принтеров может смещаться по одной из осей и вращаться, а печатающая головка движется только по вертикальной оси Z, то есть поднимается и опускается. Этим достигается высокая стабильность ее положения.
Плюсы полярных 3D-принтеров — низкий уровень шума и компактность, при том же объеме рабочей области, в сравнении с декартовыми принтерами, им требуется меньше места. Минусы: из-за сильного отличия от популярных схем, они не имеют такой поддержки сообщества пользователей и обилия ПО, которые доступны владельцам декартовых и дельтаобразных принтеров.
Таков, например, Polar 3D. Он рассчитан на использование школьниками и студентами в учебных целях, поэтому прост в обслуживании и использовании.
Кинематика на основе SCARA-манипулятора
SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm — роботизированный манипулятор на сочленении избирательной подвижности) — рычажная система, перемещающая рабочую часть за счет вращения рычагов. 3D-принтеры на основе SCARA напоминают сборочных промышленных роботов. Пока что SCARA-принтеры не так точны, как декартовы, и над ними все еще ведутся работы. Точные приводы и соединения для манипуляторов сильно удорожают конструкцию, делая такие принтеры недоступными для любительского использования на начальном уровне.
SkyOne
Выводы
Для новичков в 3D-печати идеально подойдут принтеры на декартовой кинематике, за счет их универсальности и большого количества доступных в сети информационных ресурсов. Для быстрой печати вертикальных изделий имеет смысл присмотреться к дельта-ботам. Полярная кинематика и SCARA-принтеры пока недостаточно распространены и дороги, а их модели начального уровня уступают в точности аналогичным картезианским.
Экструдеры
Экструдер — ряд деталей, которые обеспечивают перемещение и обработку материала.
Есть несколько точек зрения, какие именно части печатающей головки относить к экструдеру. Некоторые считают, что только мотор и непосредственно связанные с ним детали. Другие — всю печатающую головку, включая нагревательные элементы. Для простоты, мы поставим знак равенства между печатающей головкой и экструдером.
Также существуют экструдеры с несколькими соплами, позволяющие печатать одну деталь несколькими материалами, разного цвета или химического состава, для печати с растворимыми поддержками например; а бывают принтеры с несколькими экструдерами, которые могут печатать даже несколько деталей одновременно.
Но, так как это лишь частные случаи, здесь мы опишем самую распространенную конструкцию.
Экструдер можно поделить на две части: механизм подачи и сопло с нагревателем, или хотэнд.
Механизм подачи
Механизм подачи занимается именно тем, что сказано в названии — обеспечивает подачу материала в нагреватель. Нагрев здесь не происходит, более того, он вреден. Он состоит из шагового двигателя, зубчатой передачи, подающего болта или ролика, подпружиненного прижимного ролика и тефлоновой трубки (в некоторых конструкциях может отсутствовать).
Есть два варианта конструкции механизма подачи, различающиеся способом подачи материала в хотэнд: экструдеры прямой подачи и боуден-экструдеры.
В экструдере прямой подачи мотор присоединен непосредственно к нагревателю. За счет этого расстояние, которое должна преодолеть нить, минимизируется, что позволяет более надежно использовать мягкие и гибкие материалы. Тем не менее, прямая подача и возможность использовать гибкие материалы — это не одно и то же. В некоторых исполнениях прямой подачи (например, с отсутствующей тефлоновой трубкой) они все еще могут найти лазейку и запутаться в механизме. Другое преимущество — хороший контроль подачи. Существенным недостатком является значительное утяжеление печатающей головки, что может снизить качество печати из-за заносов и покачиваний вызванных ее инерцией.
В боуден-экструдере мотор закреплен на раме неподвижно, а нить передается в нагреватель по тефлоновой трубке. Это облегчает печатающую головку, что позволяет печатать с большей скоростью. Недостатком является то, что нить может гнуться внутри трубки, из-за чего контролировать подачу становится сложнее. Также ее усложняет трение нити о стенки трубки.
Раньше основной причиной предпочитать прямую подачу боуденовской была возможность работы с гибкими материалами, например, термопластичным полиуретаном (TPU). На данный момент эта проблема решена, хотя прямая подача все еще работает с ними лучше. Также проблема выбора не стоит у дельтаобразных принтеров — практически все они используют боуден-экструдеры.
Хотэнд
В хотэнде происходит нагрев и плавка материала. Нагрев обычно обеспечивается патронными нагревателями, но иногда для этого используют резисторы. Для контроля нагрева в нагреватель устанавливается термопара, с помощью которой материнская плата определяет нужно ли увеличить или уменьшить температуру.
Если не препятствовать распространению тепла, то произойдет его утечка. Материал размягчится или даже расплавится еще до того, как попадет непосредственно в нагреватель, что приведет к засорам в механизме. Чтобы избежать этого, между механизмом подачи и хотэндом размещается радиатор. К нему подводят воздушное или, реже, жидкостное охлаждение.
Также между радиатором и механизмом подачи находится термоизолятор. Обычно он изготавливается из полиэфирэфиркетона (PEEK) или тефлона (PFTE). Но такие термоизоляторы подходят для печати в основном PLA и ABS. Более тугоплавкие материалы обладают температурами плавления при которых PEEK и тефлон разрушаются, что приводит к снижению качества изделия и выделению вредных испарений. Для них используют цельнометаллические термоизоляторы из стали, титана или керамики.
Наконец, расплавленный материал выходит через сопло. Как правило, диаметр сопла равен 0,4 мм, но существуют сопла других диаметров. Чаще всего их изготавливают из латуни, что хорошо подходит для PLA или ABS. Но некоторые материалы, с добавлением углеродного волокна, металлов или керамики, обладают высокой абразивностью, что приводит к быстрому износу латунных насадок. Для таких материалов используют сопла из легированной стали.
Сборочный стол
Стол или рабочая платформа — это деталь принтера, на которой печатается изделие, обычно покрытая стеклом, металлом или тугоплавким полимером. Стол может нагреваться, а может не нагреваться, быть в открытом или закрытом корпусе.
Для подавляющего большинства материалов (кроме PLA), необходим подогрев стола. Он не дает изделию остыть раньше времени, увеличивая его прочность и не позволяя коробиться.
Открытый корпус позволяет рассмотреть процесс печати и облегчает доступ к изделию, но не защищает от случайных касаний стола, которые могут вызвать тряску и порчу изделия, а в случае с подогреваемым столом — ожоги. Закрытый корпус необходим, чтобы поддерживать высокую температуру в области печати, что требуется при использовании технических пластиков вроде нейлона или для крупных изделий. Но иногда он представляет собой просто стенки, возможно, с закрывающейся крышкой, или купол, надетый поверх 3D-принтера. Такой корпус может только предотвратить контакт пользователя со столом и защитить область печати от сквозняка.
Используемые материалы и шаблоны заполнения
Самыми популярными вариантами являются пластики полилактид (PLA) и акрилонитрилбутадиенстирол (АБС-пластик или ABS), но также используются
Одно из основных преимуществ PLA – он имеет низкую температуру плавления и высокую теплоемкость, благодаря чему медленно остывает. Это позволяет печатать им даже без подогрева стола. Недостатком является низкая прочность, по сравнению с другими материалами. Также он экологичен и нетоксичен.
ABS широко распространен в быту. Он износоустойчив и долговечен, но разрушается под действием солнечных лучей. Для его использования необходим подогреваемый стол, поскольку он остывает быстрее PLA — при неравномерном остывании слоев происходит их сжатие, что заставляет деталь деформироваться и расслаиваться. Недостатком является и то, что при нагреве ABS выделяет вредные вещества.
Nylon
Нейлон также требует применения нагревательного стола, а его температура плавления высока, по сравнению с ABS. Зато он может выдерживать намного большие нагрузки, достаточные для использования его для печати механических деталей. Низкий коэффициент трения делает его подходящим для создания шарниров, подшипников скольжения и всевозможных шестеренок. Перед печатью необходимо учесть, что нейлон может поглощать влагу из воздуха, что приводит к резкому падению качества готового изделия — вода вскипает при нагреве в экструдере, из-за чего нейлоновая нить буквально взрывается при печати.
Заполнение
Предметы, созданные с помощью FFF, состоят из слоев и имеют текстуру, похожую на древесину. Даже напечатанные без полостей, такие предметы не так прочны, как изготовленные с помощью литья. Как показывают испытания, предметы, отличающиеся только ориентацией внутреннего заполнения, могут различаться в прочности почти в два раза.
Разных вариантов заполнения много, но наиболее распространены четыре:
Наибольшую нагрузку способно нести треугольное заполнение, но оно расходует наибольшее количество материала и отнимает много времени. Лучшее соотношение расхода материала, скорости печати и прочности у гексагонального заполнения. Волнообразное заполнение ослабляет деталь, но позволяет ей гнуться и скручиваться, не теряя формы.
Какой 3D-принтер купить?
После того, как мы разобрались с технологией FDM и устройством 3D-принтеров на ее основе, остается только выяснить, с какого FDM-принтера лучше начать, какой купить. Вот пять популярных в России моделей, имеющих много пользователей и, соответственно, хорошую поддержку мейкерского сообщества.
Wanhao Duplicator i3 Plus Mark II (Di3+ Mark II)
Picaso Designer X Pro
Anycubic 4Max Pro v2.0
MZ3D-360
Hercules G2
Заключение
В настоящее время, FDM-принтеры являются лидерами в сфере домашней 3D-печати. Основные принципы их работы одинаковы для всех моделей, но реализовать их можно множеством способов, что обеспечивает высокую гибкость технологии, позволяя удовлетворить запросы как любителей, так и профессионалов.
На рынке представлено множество интересных моделей 3D-принтеров, среди которых вы сможете найти тот, который подойдёт именно вам.
Чтобы подобрать и приобрести подходящий 3D-принтер, обращайтесь в Top 3D Shop.