پرینت سه بعدی FDM

منظور از پرینت سه بعدی FDM چیست؟ پرینت سه بعدی FDM یکی از بروزترین فناوری پرینت سه بعدی موجود در جهان می باشد. این فناوری کاربرد های بسیاری در نمونه سازی سریع دارد و دستگاه های آن در تعداد بالا به تولید می رسند. قیمت پرینتر سه بعدی FDM از میزان ۱میلیون تومان آغاز شده و مواد اولیه آن نیز به صورت فراوان و با هزینه معقول در بازار قابل یافت می باشد. مورد های یاد شده، پرینتر سه بعدی FDM را به بهترین فناوری جهت نمونه سازی تبدیل کرده اند. همچنین کسانی که می خواهند به دنیای پرینتر سه بعدی وارد شوند به سراغ این دستگاه ها می روند.

ما در این بخش از مقاله ” FDM چیست؟ ” به بررسی پرینتر های سه بعدی FDM می پردازیم تا بتوانید به طور مفیدتر از این فناوری در کار های خود استفاده نمائید.

پرینت سه بعدی FDM یک پروسه ساخت افزودنی می باشد که از خانواده اکستروژن ها می باشد. پرینتر سه بعدی فیلامنتی یا اف دی ام از طریق ذوب کردن پلاستیک و اکسترود آن، محصول سه بعدی را به صورت لایه به لایه ه وجود می آورند. پرینتر سه بعدی اف دی ام (FDM) به عنوان یک پرینتر سه بعدی مقرون به صرفه شناخته می شود.

مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM چیست؟

مواد اولیه پرینتر های سه بعدی مورد نظر در مقاله FDM چیست؟ فیلامنت می باشد. فیلامنت یک قرقره از پلاستیک قابل ذوب شدن است. پرینت سه بعدی FDM ارزان ترین روش ساخت افزودنی به شمار می رود.

FDM پر استفاده ترین فناوری ساخت افزایشی حال حاضر می باشد. پرینتر های سه بعدی FDM پر استفاده ترین پرینتر های سه بعدی دنیا هستند و بیشتر مردم پرینت سه بعدی را به وسیله این تکنولوژی شناخته اند.

در این مقاله FDM چیست؟ از فروشگاه سارای3D، توانایی ها و محدودیت های اصلی این تکنولوژی برای نمونه سازی سریع و محصول نهایی مورد بررسی قرار گرفته شده است. طراح های سه بعدی برای رسیدن به یک محصول با ویژگی های دلخواه بهتر است در زمان طراحی سه بعدی با پرینت FDM، قابلیت ها و محدودیت های این فناوری را مد نظر داشته باشید.

پرینتر سه بعدی FDM از یک نازل به منظور تزریق لایه به لایه پلاستیک برروی یک پلتفرم یا سینی ساخت استفاده می نماید. این نازل، فیلامنت پلاستیک را به دمای بالایی سانده که موجب می گردد فیلامنت به وضعیت نیمه جامد و شکل پذیر تبدیل گردد.

مراحل کار FDM

1. در مرحله نخست، یک قرقره از فیلامنت ماده ترموپلاستیک در دستگاه پرینتر سه بعدی قرار داده می شود. بعد از آن نازل تا حد مشخص شده گرم می شود و فیلامنت به نازل وارد شده و به دمای نزدیک به ذوب می رسد.
2. نازل پرینتر دارای یک سیستم ۳ محوره و یا ۲ محوره می باشد. این نازل برروی سطح سینی ساخت حرکت می کند و پلاستیک فشرده را در نقطه های مناسب تزریق می کند. نوع دیگری از پرینترهای سه بعدی FDM نازل ۲ محوره دارند و در مقابل سینی ساخت بعد از ساخت هر لایه در راستای Z می تواند به حرکت در آید.
3. هر لایه که ساخته می شود با پایین آمدن دما جامد می شود و لایه ی بعدی روی آن گذاشته می شود. برای ساخت یک سطح نیاز به عبور چند باره نازل از آن است.(مانند رنگ کردن یک مربع با ماژیک) این پروسه تا ساخته شدن قطعه تکرار می شود.

دستآورد این فرایند تولید لایه به لایه، ایجاد سطحی پلکانی در مدل مد نظر می باشد.

برخی پرینترهای سه بعدی FDM دارای فن های خنک کننده در کنار نازل هستند که سرعت خنک شدن لایه ها را بالا می برد. این مسئله موجب بالا رفتن سرعت پرینت و کیفیت قطعه می شود.

تنظیمات پرینتر FDM 

اغلب سیستم های FDM امکان تنظیم چند متغیر فرآیند، همچون دمای هر دو نازل و پلتفرم ساخت، سرعت ساخت، ضخامت لایه و سرعت فن خنک کننده را در اختیار کاربر می گذارد. غالب این متغیر ها به کمک اپراتور دستگاه پرینتر سه بعدی تعیین می شوند.

نکته با اهمیت در سفارش پرینت سه بعدی FDM، اندازه پلتفرم ساخت و ضخامت لایه است:

اندازه پلتفرم ساخت یا به عبارتی بزرگ ترین بعد های قابل تولید با یک پرینتر سه بعدی رومیزی اکثرا ۲۰۰ × ۲۰۰ × ۲۰۰ میلی متر می باشد. در صورتی که یک پرینتر سه بعدی صنعتی قادر است قطه هایی تا اندازه های ۱۰۰۰ × ۱۰۰۰ × ۱۰۰۰ میلی متر تولید کند.

پایین تر بودن هزینه های پرینتر های سه بعدی رو میزی موجب گستردگی و در دسترس بودن آن ها گشته است. تولید و نمونه سازی به وسیله این پرینترها قابل قبول تر از پرینتر های سه بعدی صنعتی می باشد. در صورتی که تاکید خاصی روی یک تکه بودن قطعه نباشد، می توان یک مدل بزرگ را به چند قطعه تقسیم بندی نمود و قطعات را جداگانه پرینت نموده و پس از ساخت به یکدیگر متصل نمود.

ضخامت لایه معمول پرینت سه بعدی FDM در بازه ۵۰ تا ۴۰۰ میکرون می باشد و زمان سفارش پرینت مشخص می شود. پرینت سه بعدی در ضخامت لایه پایین، کیفیت و صافی سطوح قطعات را افزایش می دهد و انحنا ها را دقیق تر می کند. برعکس در ضخامت لایه های بالاتر قطعه زودتر و با هزینه کم تری تولید می شود.

تاب برداشتن یا Warping

تاب برداشتن یکی از متداول ترین مشکلات در پرینتر سه بعدی FDM می باشد. ترموپلاستیک ها بعد از اینکه از نازل روی پلتفرم ساخت تزریق می گردند، خنک می شوند و به حالت جامد در می آیند. این تغییر دما باعث انقباض و کوچکتر شدن ابعاد آن ها می گردد. مقطع ها و لایه های گوناگون قطعه با سرعت های گوناگون خنک می گردند و این مسئله باعث تفاوت در انداره انقباض آن ها می شود.

این تفاوت در آخر باعث وارد شدن فشار به لایه ها و تاب برداشتن قطعه می شود. با کنترل دقیق دمای دستگاه می توان از این پدیده پیشگیری کرد. پرینتر های سه بعدی که دارای Heat Chamber ریسک تاب برداشتن مدل سه بعدی را تا حد زیادی پایین می آورند. راه دیگر پیشگیری از تاب برداشتن، بالا بردن چسبندگی قطعه به پلتفرم ساخت است.

یکی از مزیت های کلیدی پرینت سه بعدی FDM چیست؟ ، گستره بزرگ متریال های آن می باشد. این طیف، متریال هایی همچون ترموپلاستیک های معمول مثل PLA و ABS تا مواد اولیه مهندسی مثل PA، TPU و PETG و ترموپلاستیک های پیشرفته (مثل PEEK و PEI) را دربر می گیرد.

ویـژگی های کلیدی مثبت و منفی نمونه سازی این تکنولوژی به صورت زیر است:

ویژگی های مثبت

1. پـرینت سه بعدی FDM اقتصادی ترین روش نمونه سازی سریع قطعات سفارشی ترموپلاستیک است.
2. به خاطر گستردگی پرینتر های سه بعدی FDM و کم بودن هزینه شروع به کار آنها، تقریبا به محض سفارش ، پرینتر می تواند شروع به کار کند.
3. طیف گسترده ای از مواد اولیه ترموپلاستیک برای FDM وجود دارد که هم برای نمونه سازی و هم قطعات کاربردی استفاده می شوند.

ویژگی های منفی

• تکنولوژی پرینت سه بعدی FDM کمترین دقت ابعادی و بیشترین خطا را در برابر تکنولوژی های پرینت سه بعدی دیگر دارد و برای ساخت جزئیات پیچیده زیاد مناسب نیست.
• لایه های قطعاتی که با پرینتر سه بعدی FDM ساخته می شوند معمولا قابل مشاهده هستند و برای رسیدن به سطوح نرم نیاز به پرداخت و پست پروسس پس از پرینت است.
• مکانیزم چسبندگی لایه ها به قطعات FDM خواص انیستروپیک می دهد.