produkcja przyrostowa, lub drukowanie 3D, jest popularną metodą tworzenia prototypów od 1980 roku i szybko staje się najszybszym i najtańszym sposobem tworzenia niestandardowych towarów konsumpcyjnych. Ale jak działa ta modna technologia?

istnieje kilka różnych metod drukowania 3D, ale najczęściej stosowany jest proces znany jako Fused Deposition Modeling (FDM). Drukarki FDM używają termoplastycznego filamentu, który jest podgrzewany do temperatury topnienia, a następnie wytłaczany, warstwa po warstwie, w celu utworzenia trójwymiarowego obiektu.

technologia stojąca za FDM została wynaleziona w latach 80.przez Scotta Crumpa, współzałożyciela i prezesa Stratasys Ltd., wiodący producent drukarek 3D. Inne organizacje druku 3D przyjęły podobne technologie pod różnymi nazwami. Firma MakerBot z Brooklynu (obecnie należąca do Stratasys) została założona w oparciu o prawie identyczną technologię znaną jako Fused Filament Fabrication (FFF).

jak działa FDM

obiekty utworzone za pomocą drukarki FDM zaczynają się jako pliki CAD (computer-aided design). Zanim obiekt może zostać wydrukowany, jego plik CAD musi zostać przekonwertowany do formatu, który może zrozumieć Drukarka 3D — zwykle .Format STL.

drukarki FDM używają dwóch rodzajów materiałów, materiału modelującego, który stanowi gotowy obiekt, i materiału nośnego, który działa jak rusztowanie do podtrzymywania obiektu podczas drukowania.

podczas drukowania materiały te mają postać plastikowych nici lub włókien, które są rozwijane z cewki i podawane przez dyszę do wytłaczania. Dysza topi włókna i wytłacza je na podstawie, czasami nazywanej platformą lub stołem. Zarówno dysza, jak i podstawa są sterowane przez komputer, który tłumaczy wymiary obiektu na współrzędne X, Y i Z, aby dysza i podstawa podążały za nimi podczas drukowania.

w typowym systemie FDM dysza do wytłaczania porusza się po platformie budowlanej poziomo i pionowo, „rysując” przekrój obiektu na platformę. Ta cienka warstwa tworzywa sztucznego chłodzi i twardnieje, natychmiast wiążąc się z warstwą pod nią. Po zakończeniu warstwy podstawa jest opuszczana-Zwykle o około jedną szesnastą cala-aby zrobić miejsce na kolejną warstwę plastiku.

Czas wydruku zależy od wielkości wytwarzanego obiektu. Małe obiekty – zaledwie kilka cali sześciennych-i wysokie, cienkie obiekty drukują szybko,podczas gdy większe, bardziej złożone geometrycznie obiekty zajmują więcej czasu. W porównaniu do innych metod druku 3D, takich jak Stereolitografia (SLA) lub selektywne spiekanie laserowe (SLS), FDM jest dość powolnym procesem.

gdy obiekt schodzi z drukarki FDM, jego materiały nośne są usuwane przez moczenie obiektu w roztworze wody i detergentu lub, w przypadku podpór termoplastycznych, ręczne odrywanie materiału nośnego. Przedmioty mogą być również szlifowane, frezowane, malowane lub Platerowane w celu poprawy ich funkcji i wyglądu.

to, co powstaje

FDM jest popularny wśród firm z różnych branż, od motoryzacji (BMW, Hyundai, Lamborghini) po produkcję dóbr konsumpcyjnych (Black and Decker, Dial, Nestle). Firmy te wykorzystują FDM podczas opracowywania produktów, prototypowania i procesów produkcyjnych.

najczęstszym materiałem do drukowania FDM jest akrylonitryl-butadien-styren (ABS), wspólny termoplastyczny, który jest używany do produkcji wielu produktów konsumenckich, od klocków LEGO po kajaki whitewater. Oprócz ABS, niektóre maszyny FDM drukują również w innych tworzywach termoplastycznych, takich jak poliwęglan (PC) lub polieteroimid (PEI). Materiały pomocnicze to zwykle rozpuszczalny w wodzie wosk lub kruche tworzywa termoplastyczne, takie jak polifenylosulfon (PPSF).

tworzywa termoplastyczne mogą wytrzymać ciepło, chemikalia i naprężenia mechaniczne, co czyni je idealnym materiałem do drukowania prototypów, które muszą wytrzymać testy. A ponieważ FDM może drukować bardzo szczegółowe Obiekty, jest również powszechnie stosowany przez inżynierów, którzy muszą testować części pod kątem dopasowania i formy.

FDM jest również wykorzystywany do produkcji części końcowych – szczególnie małych, szczegółowych części i specjalistycznych narzędzi produkcyjnych. Niektóre tworzywa termoplastyczne mogą być nawet stosowane w opakowaniach żywności i leków, dzięki czemu FDM jest popularną metodą drukowania 3D w branży medycznej.

profesjonalne drukarki FDM zazwyczaj kosztują od 10 000 do 300 000 USD, co czyni je jedną z najtańszych opcji dla firm inwestujących w kompletny system drukowania 3D.

firmy korzystające z FDM

chociaż Stratasys jest odpowiedzialny za wynalezienie FDM, nie jest to jedyna firma korzystająca z tej technologii. W ciągu ostatnich dwóch dekad FDM stał się najczęściej stosowaną metodą druku 3D na świecie.

wiele firm produkujących drukarki FDM oferuje również klientom szereg usług druku 3D, w tym zewnętrzne Modelowanie 3D i drukowanie.

FDM w domu

niektóre drukarki FDM — takie jak kostka systemu 3D, Replikator Makerbota i Mojo Stratasys — są przeznaczone do użytku przez hobbystów, wynalazców, majsterkowiczów i właścicieli małych firm. Są małe, wydajne i przyjazne dla użytkownika.

ale posiadanie jednej z tych drukarek 3D w domu nie jest tanie. Cube jest jedną z najtańszych drukarek stacjonarnych FDM dostępnych na rynku w cenie 1299 USD. Maszyny MakerBot są jeszcze droższe, w cenie od 2549 USD do 3299 USD. A Moc Stratasysa kosztuje niecałe $10,000.

jednak ta popularna technologia staje się coraz tańsza, ponieważ startupy z branży druku 3D, takie jak Kalifornijski Pirate3D, starają się wprowadzić technologię 3D do domów przeciętnych konsumentów. Pirate3D, który ma się ukazać w grudniu 2013 roku, sprzedaje się za jedyne 347 dolarów.

entuzjaści 3D, którzy nie chcą kupować desktopowej drukarki FDM, mogą zbudować własną. Istnieje wiele witryn sprzedających zestawy i części do” replicating rapid-prototyper ” lub RepRap, otwartego projektu projektowania drukarek 3D założonego na Uniwersytecie w Bath w Wielkiej Brytanii. ta Drukarka FDM jest stale ulepszana, ale ostatecznym celem projektu jest stworzenie Drukarki 3D, która może drukować nowe kopie siebie.

najnowsze wiadomości i funkcje dotyczące drukowania 3D znajdziesz na stronie:

• LiveScience temat: Drukowanie 3D