Drukowanie 3D polega na tworzeniu przestrzennych modeli – obiektów według wcześniej przygotowanych projektów w programach komputerowych. Jedną z metod wydruku 3D jest technologia FDM. Na czym polega druk 3D FDM?

Co to jest 3D FDM printing?

Druk FDM (fused deposition modeling ) to technologia wydruku trójwymiarowego powstała pod koniec lat 80. XX wieku. Opatentowała ją firma Stratasys®, której założycielem jest Scott Crump. Niekiedy FDM printing nazywane jest również w skrócie FFF – Fused Filament Fabrication. 3d FDM printing polega na drukowaniu przestrzennym z wykorzystaniem wysoko wydajnych materiałów termoplastycznych (termoplastów).

Najpierw do wykorzystania technologii FDM inżynier potrzebuje specjalnego oprogramowania – CAD, w którym tworzy model, składający się z wielu warstw o małej wysokości. Dla każdej tworzona jest indywidualna ścieżka, z której skorzysta drukarka 3D FDM. W praktyce ten druk 3d obejmuje budowanie modelu warstwa po warstwie, od podstaw przy zastosowaniu przetłaczania termoplastów przez rozgrzany tip. Rozgrzana końcówka tłoczy materiał również w ten sposób, by drukować z podporami, jeśli model tego wymaga. Druk FDM rozpoczyna się dopiero w momencie, kiedy termoplast (filament w formie żyłki) w dyszy nazywanej ekstruderem nagrzeje się i nadtopi, co umożliwi jego nakładanie na stole roboczym zgodnie z wcześniej opracowanymi ścieżkami. Wraz z drukowaniem kolejnych warstw drukarka 3D FDM obniża stół roboczy lub podwyższa poziom głowicy drukującej.

Czytaj także: Jaka drukarka 3D dla początkującego?

Zalety technologii FDM

Największym atutem druku FDM jest to, że wykorzystywanie w nim termoplastów nadaje finalnym obiektom wysoką wytrzymałość mechaniczną, chemiczną i termiczną. Powstają one szybko, przy użyciu filamentów, które nie są drogie. Inżynier obsługujący drukarkę FDM może ustawiać sam pożądane parametry procesu przyrostowego, czyli zdefiniować temperaturę dyszy drukującej czy dysz, oraz platformy roboczej. Reguluje wysokość nakładanej warstwy materiału, prędkość wentylatora chłodzącego czy prędkość budowy elementu.

Dokładność wymiarowa obiektów drukowanych w ramach technologii 3D FDM wynosi +/- 0,5 proc., przy czym dolna granica wynosi pół milimetra dla drukarek desktopowych. Dokładniejsze są przemysłowe drukarki 3D – dokładność wymiarowa wynosi +/- 0,15 proc., a dolna granica wymiaru to 0,2 mm.

Drukarki 3D, wykorzystujące termoplasty do procesu drukowania FDM, mogą drukować z wysokowytrzymałych tworzyw, co pozwala na wytwarzanie dobrej jakości prototypów funkcjonalnych oraz modeli koncepcyjnych.

Gdzie wykorzystuje się druk FDM?

Drukarka 3D FDM znajduje zastosowanie w tworzeniu wytrzymałych części za pomocą materiałów wykorzystywanych w procesie wytłaczania i obróbce CNC. Są one stabilne i trwałe. Z użyciem technologii FDM odbywa się proces prototypowania, jak i wytwarzania gotowych do użytku części funkcjonalnych. Z uwagi na fakt, że filamenty termoplastyczne są tanie, początkowo przede wszystkim FDM 3D printing wykorzystywane było do wykonywania tanich prototypów i modeli poglądowych. Dziś jest jednak inaczej, z uwagi na szeroką gamę materiałów termoplastycznych, które znajdują się obecnie w użytku przy druku 3D FDM.

Warianty druku 3D FDM

Drukarka 3D FDM bazuje na materiałach termoplastycznych wytłaczanych z głowicy drukującej. Mogą to być różne materiały, jak ABS, ASA, PC, PC-ABS czy ULTEM. Najtańsze i najprostsze termoplasty do drukarek FDM przeznaczone są do druku przemysłowego. Natomiast takie filamenty jak ABS-M30i, ULTEM 1010 i PC-ISO cechują się sterylnością i biokompatybilnością, przez co mogą być wykorzystywane w branży medycznej, farmaceutycznej czy spożywczej. Estetyczne, kolorowe prototypy wydrukować można w wariancie wydruku 3D printing z termoplastów ASA. W branży lotniczej, motoryzacyjnej i militarnej, gdzie w szczególności liczy się wysoka wytrzymałość, korzysta się z termoplastów takich jak ULTEM 9085. 

Czytaj także: Filamenty do drukarki 3D