Como funciona a modelagem por deposição fundida?

A Modelagem por Deposição Fundida (FDM), também conhecida como Fabricação por Filamento Fundido (FFF) , é atualmente uma das tecnologias de impressão 3D mais populares e amplamente utilizadas. Ela é elogiada por seu custo relativamente baixo, facilidade de uso e compatibilidade com uma ampla gama de materiais. Mas como funciona a impressão 3D por FDM? Este artigo visa responder às suas diversas perguntas. A LS irá guiá-lo através do mecanismo básico de funcionamento da modelagem por deposição fundida , desde a etapa de preparação do material até a deposição camada por camada e a produção do produto final, apresentando aos leitores uma perspectiva técnica clara e abrangente. Além disso, também abordaremos os pontos fortes e fracos da tecnologia FDM, bem como sua aplicação prática em diversos setores, com o objetivo de demonstrar como essa tecnologia pode continuar a promover a inovação e o progresso na indústria de manufatura.

Como funciona a modelagem por deposição de material fundido (FDM)?

O princípio de funcionamento da tecnologia de impressão 3D por modelagem por deposição fundida (FDM) é relativamente simples e eficiente. A seguir, descrevemos detalhadamente o seu processo de funcionamento:

1. Preparação preliminar:

• Primeiramente, você precisa de um modelo impresso em 3D do objeto desejado. Antes de criá-lo, esses modelos devem ser divididos e unidos, e então a cor, textura e outras informações apropriadas devem ser selecionadas para o efeito de renderização, de acordo com as necessidades de cada cena. O modelo pode ser projetado internamente com a ajuda de uma ferramenta de modelagem 3D específica ou a partir de dados disponíveis na internet.
• Na próxima etapa, usaremos um software de fatiamento para converter o modelo 3D em um conjunto de instruções que a impressora 3D possa reconhecer. Na etapa de fatiamento, o modelo é dividido horizontalmente em camadas finas e um arquivo G-code contendo dados detalhados, como o caminho de impressão e a velocidade de extrusão, é gerado.
• Na seleção de materiais para impressoras FDM (moldagem por deposição fundida) , os materiais de impressão mais comuns são PLA, ABS, PETG e outros filamentos termoplásticos. Na produção em série, os usuários podem escolher diferentes tipos de plásticos como materiais de impressão, de acordo com suas necessidades. A escolha do material baseia-se no ambiente de aplicação em que o produto final será utilizado e nas propriedades físicas exigidas.

2. Sobre os passos para impressão:

• A impressora precisa aquecer a plataforma de impressão e o bico de extrusão a uma temperatura predeterminada. Quando essa temperatura é atingida, a plataforma é aquecida para mantê-la nessa temperatura por um determinado período de tempo. O aquecimento da plataforma ajuda a evitar deformações do modelo, enquanto o aquecimento do bico garante que o filamento derreta suavemente.
• Durante a extrusão e deposição do material, o sistema de alimentação de arame alimenta o arame em uma extrusora aquecida, onde o material é derretido e extrudado dentro do bico. O tamanho do bico é ajustado controlando-se a rotação e o deslocamento do bico por meio de um motor de passo, de modo que o material fundido seja pulverizado uniformemente sobre a superfície do molde. Seguindo as instruções do código G, a cabeça de impressão se move com precisão nos eixos X e Y, fazendo com que o material fundido se deposite camada por camada sobre a plataforma, formando assim a primeira camada do objeto.
• Após a deposição da primeira camada, a plataforma de impressão abaixa a altura de uma camada e a cabeça de impressão continua a depositar a camada seguinte de material. Nesse processo, cada camada pode ser reaquecida e resfriada. Cada camada é unida firmemente para formar uma entidade 3D completa .
• Durante o processo de resfriamento e solidificação, o material fundido resfria e solidifica rapidamente no ar, mantendo sua forma e estrutura impressas.

3. Trabalhe nisso mais tarde no projeto:

1. Para modelos com saliências, pode ser necessário incorporar estruturas de suporte que possam ser removidas durante o processo de impressão.
2. Após a impressão, é importante remover cuidadosamente essas estruturas de suporte para evitar danos à aparência do modelo. Após a impressão, a superfície do objeto pode apresentar descolamento ou textura áspera. Podemos utilizar técnicas de lixamento, polimento ou tratamento químico para otimizar a qualidade da superfície e melhorar sua estética geral.

Quais são as vantagens da impressão FDM?

A impressão FDM (Modelagem por Deposição Fundida) oferece as seguintes vantagens:

1. Baixo custo

A tecnologia FDM não utiliza lasers, portanto os custos de operação e manutenção do equipamento são baixos, e seus materiais de moldagem são principalmente plásticos de engenharia industrial, como ABS e PC , que também têm baixo custo. Portanto, a maioria das impressoras 3D de mesa atualmente utiliza a tecnologia FDM.

2. Uma ampla variedade de materiais de moldagem está disponível.

Através da análise acima, sabemos que materiais termoplásticos como ABS, PLA, PC e PP podem ser usados ​​como materiais de moldagem para o processo FDM. Esses são plásticos de engenharia comuns, fáceis de obter e de baixo custo.

3. A poluição ambiental é menor.

Todo o processo envolve apenas a fusão e a solidificação de materiais termoplásticos e é realizado em uma sala de impressão 3D relativamente fechada. Não envolve altas temperaturas ou alta pressão e não há emissão de substâncias tóxicas ou nocivas. Portanto, é altamente ecológico.

4. Os equipamentos e materiais são de tamanho menor.

As impressoras 3D que utilizam o processo FDM são menores em tamanho e os consumíveis são filamentos em rolo, que são fáceis de transportar e adequados para escritórios, residências e outros ambientes.

5. Alta taxa de utilização de matérias-primas.

Os materiais de moldagem e os materiais de suporte que não são utilizados ou são descartados durante o uso podem ser reciclados, processados ​​e reutilizados, o que pode melhorar efetivamente a eficiência da utilização das matérias-primas.

6. O pós-processamento é relativamente simples.

A maioria dos materiais de suporte atualmente utilizados são materiais solúveis em água, que são relativamente fáceis de remover. O pós-processamento por outras técnicas geralmente requer cura e outros equipamentos auxiliares, mas a FDM não.

Quais são as limitações da FDM?

Como uma tecnologia comum de impressão 3D, a tecnologia FDM (fabricação por deposição fundida) tem as vantagens de alta velocidade de fabricação, baixo custo e facilidade de operação, mas também possui algumas limitações. A seguir, estão as principais limitações da tecnologia FDM :

1. O tempo de moldagem é maior.

Como o movimento do bico é mecânico, a velocidade durante o processo de moldagem é limitada, portanto o tempo de moldagem geralmente é longo e não é adequado para a fabricação de peças grandes.

2. É necessário material de apoio.

É necessário adicionar materiais de suporte durante o processo de moldagem, e estes precisam ser removidos após a impressão. Para alguns componentes complexos, essa remoção apresenta certas dificuldades.

Além disso, com o avanço da tecnologia, alguns fabricantes de impressoras 3D lançaram modelos que não requerem materiais de suporte, e essa desvantagem está sendo gradualmente superada.

Quais materiais são usados ​​na impressão FDM?

A impressão FDM (Fused Deposition Manufacturing) utiliza principalmente os seguintes materiais:

• ABS (copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno): Possui boa resistência mecânica e à abrasão, sendo adequado para a impressão de peças que exigem alta resistência e durabilidade. Devido à sua alta temperatura de transição vítrea, as peças impressas em ABS apresentam boa resistência a altas temperaturas . É frequentemente utilizado em peças automotivas, carcaças de eletrodomésticos e outros setores.
• PLA (Ácido Polilático): Feito de amido de milho renovável com boa biodegradabilidade. As peças impressas em PLA têm uma superfície lisa, sendo adequadas para impressão de modelos, obras de arte e outros produtos que precisam ter uma aparência estética. No entanto, em comparação com o ABS, o PLA possui menor resistência e capacidade de suportar impactos, podendo deformar-se em ambientes de alta temperatura.
• PETG (Poliéster): Possui boa transparência e resistência química, além de alta resistência e tenacidade. É adequado para impressão de peças funcionais que exigem alta resistência e durabilidade, como peças mecânicas, moldes, etc.
• TPU (Poliuretano Termoplástico): Um elastômero com excelente elasticidade e flexibilidade. As peças impressas em TPU apresentam boa resistência ao desgaste e ao rasgo, sendo adequadas para a impressão de peças que exigem alta elasticidade e durabilidade, como vedações, produtos de borracha, etc.
• PC (Policarbonato): Possui características como resistência a impactos, alta tenacidade, alta resistência ao calor e resistência à corrosão química. É amplamente utilizado na indústria da construção civil, na indústria automobilística, em equipamentos médicos, na indústria aeroespacial, em eletrodomésticos e em outros setores.
• PP (polipropileno) e materiais de polipropileno simulado : São atóxicos, inodoros e possuem resistência, rigidez, dureza e resistência ao calor superiores às do polietileno, podendo ser utilizados a temperaturas de até 100 °C. O material de polipropileno simulado reproduz as vantagens do polipropileno em termos de resistência e resistência ao calor, ao mesmo tempo que compensa as desvantagens do polipropileno em termos de tenacidade e fragilidade a baixas temperaturas.
• Borracha sintética: Possui alta elasticidade, isolamento, estanqueidade ao ar, resistência a óleo, resistência a altas e baixas temperaturas, etc. É adequada para impressão em eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, produtos de higiene, pneus de automóveis e isolamento.
• PPSF (polifenilsulfona): Novo plástico de engenharia, adequado para ambientes de trabalho com altas temperaturas. Ele suporta grandes impactos mesmo quando exposto à umidade e a altas temperaturas, sendo ideal para materiais com alta resistência ao impacto, à fissuração por tensão e a produtos químicos.
• PEI (Polieterimida): Possui excelentes propriedades térmicas, mecânicas e químicas, alta resistência, alta resistência ao desgaste e estabilidade dimensional em altas temperaturas. Ideal para aplicações aeroespaciais, automotivas e militares.

Como a FDM se compara a outros métodos de impressão 3D?

A tecnologia FDM (Fused Deposition Manufacturing) possui vantagens e limitações próprias em comparação com outros métodos de impressão 3D. A seguir, uma comparação entre FDM , SLA (Estereolitografia), SLS (Sinterização Seletiva a Laser) e MJF (Fusão Multijato):

método de impressão 3D	FDM (Fabricação por Deposição Fundida)	SLA (Estereolitografia)	SLS (Sinterização Seletiva a Laser)	MJF (Fusão Multi-Jato)
Princípio técnico	Bicos aquecidos derretem o material termoplástico e o extrudam camada por camada.	Um feixe de laser ultravioleta irradia uma resina fotossensível líquida para curá-la.	O laser sinteriza o material em pó camada por camada para formar um sólido.	A tecnologia de jateamento por fusão em leito de pó é construída camada por camada.
Precisão de impressão	Médio, a espessura da camada geralmente fica entre 0,1 mm e 0,4 mm.	A altura e a espessura da camada podem ser tão pequenas quanto 0,025 mm.	Moderada, a espessura da camada é geralmente de 0,1 mm a 0,2 mm.	Alto nível de detalhes, excelente qualidade.
Superfície	Há listras e um efeito de escada.	Suave e delicado, com detalhes excelentes.	Depende do tamanho das partículas do pó e do processo de sinterização.	Elegante e detalhado
Velocidade de impressão	Médio, adequado para produção em pequena a média escala.	Rápido, especialmente para modelos pequenos.	Sinterização e resfriamento a laser relativamente lentos	Geralmente mais rápido que FDM
Custos de materiais	Baixo, rico em materiais	Resinas especiais de alta qualidade são caras.	De médio a alto, dependendo do tipo de pólvora.	Pode ser reduzido devido à utilização de materiais.
Custos de equipamentos	Mais baixo, fácil de popularizar	Mais alto	Médio a alto	Provavelmente superior aos dispositivos FDM
Adaptabilidade do material	Filamento termoplástico	Resina fotossensível	Materiais em pó (nylon, metal, etc.)	Material em pó
Força e desempenho	Moderado, dependendo do material.	Depende do tipo de resina.	Geralmente mais altas e adequadas para peças de alta resistência.	Geralmente bom, com excelentes propriedades mecânicas.
Áreas de aplicação	Educação, Prototipagem Rápida, Manufatura	Fabricação de modelos de alta precisão (joalheria, medicina)	Fabricação de peças estruturais complexas e de alta resistência.	Alta precisão, produção rápida e boas propriedades mecânicas para aplicação.

Resumo

Como uma tecnologia de impressão 3D amplamente utilizada, a modelagem por deposição de material fundido (FDM) tem demonstrado grande potencial e valor em diversas áreas, como design de produto, prototipagem e educação. Ao entendermos seu funcionamento, seus principais elementos e como otimizá-la, podemos aproveitar melhor essa tecnologia para atender a diferentes necessidades de aplicação. Ao mesmo tempo, é necessário reconhecer as limitações da tecnologia FDM e considerá-las e solucioná-las em aplicações práticas.

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A LS é uma empresa líder do setor, especializada em soluções de fabricação personalizadas. Com mais de 20 anos de experiência atendendo a mais de 5.000 clientes, focamos em usinagem CNC de alta precisão, fabricação de chapas metálicas , impressão 3D , moldagem por injeção , estampagem de metais e outros serviços de fabricação completos.
Nossa fábrica está equipada com mais de 100 centros de usinagem de 5 eixos de última geração e possui certificação ISO 9001:2015. Oferecemos soluções de fabricação rápidas, eficientes e de alta qualidade para clientes em mais de 150 países em todo o mundo. Seja para produção em baixo volume ou personalização em larga escala, podemos atender às suas necessidades com entrega em até 24 horas. Escolher a LS Technology significa escolher eficiência, qualidade e profissionalismo.
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Perguntas frequentes

1. O que é o processo de modelagem por deposição de material fundido?

O processo de modelagem por deposição fundida (FDM) consiste em alimentar a impressora 3D com materiais termoplásticos (como ABS, PLA, etc.) na forma de filamentos. Os filamentos são derretidos em um bico aquecido e depositados camada por camada na plataforma de construção, de acordo com os dados predefinidos do modelo 3D. Após a deposição de cada camada, o material esfria e solidifica rapidamente, formando uma peça sólida. À medida que a plataforma de construção desce camada por camada (ou o bico sobe camada por camada), todo o processo se repete até que o objeto esteja completamente impresso.

2. Para que serve a modelagem por deposição de material fundido?

A tecnologia FDM é amplamente utilizada em diversos campos devido ao seu baixo custo, facilidade de operação e disponibilidade de materiais. É usada principalmente para prototipagem, auxiliando designers e engenheiros a verificar rapidamente a viabilidade e a funcionalidade de projetos de produtos. Além disso, a FDM também é utilizada na fabricação e produção de peças personalizadas, como autopeças, componentes aeroespaciais, equipamentos médicos, etc. Por permitir personalização de acordo com as necessidades, também é amplamente utilizada nas áreas de criação artística e educação.

3. Como funciona a FDM?

O princípio de funcionamento da FDM baseia-se na fusão e deposição camada por camada de materiais termoplásticos. Durante o processo de impressão, um bico aquecido funde o filamento termoplástico e o extruda através de um percurso controlado por computador sobre a plataforma de construção. Os filamentos arrefecem e solidificam rapidamente ao entrarem em contacto com a plataforma, formando uma camada do objeto. À medida que o bico se move e a plataforma desce camada por camada (ou o bico sobe camada por camada), este processo repete-se até que o objeto esteja completamente impresso.

4. Por que a FDM é a tecnologia de impressão 3D mais popular atualmente?

A tecnologia de impressão 3D FDM é atualmente a mais popular, principalmente por combinar baixo custo, facilidade de uso, diversidade de materiais e uma ampla gama de aplicações, tornando-a fácil de ser adotada e utilizada por usuários individuais, pequenas e médias empresas e instituições de ensino.

Recurso

1. Fabricação por filamento fundido

2. Modificação da superfície de objetos de PLA impressos em 3D por modelagem por deposição fundida: uma revisão.

3. Álcool polivinílico reforçado com nanotubos de carbono para modelagem por deposição fundida

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