Что такое моделирование методом послойного наплавления?

Технология послойного наплавления (FDM) , также известная как технология послойного наплавления (FFF), является одной из самых популярных технологий аддитивного производства. На сегодняшний день это самая популярная и распространенная технология 3D-печати в мире.
Эта технология появилась в 2004 году и с тех пор получила широкое распространение в различных областях, а ее применение также охватило множество сфер.
В этой статье мы подробно объясним, что же представляет собой эта технология?

Что такое моделирование методом послойного наплавления?

Для многих людей 3D-принтеры FDM часто становятся первым шагом в мир 3D-печати . ​​В дизайне, инженерии и производстве они часто используются как инструмент для быстрой проверки концептуальных моделей и помогают командам разработчиков достигать консенсуса перед дальнейшей разработкой функциональных прототипов.

Существует множество типов FDM 3D-принтеров, различающихся размерами и ценами. Простота технологии печати и рабочего процесса делает их идеальным выбором для новичков в области 3D-печати, не требующих больших вложений для начала работы. Однако стоит отметить, что FDM-принтеры часто идут на компромисс в стремлении к качеству деталей и производительности. Для пользователей, предъявляющих более высокие требования к функциональности, водостойкости, изотропным или гладким поверхностям, лучшим выбором могут стать SLA и SLS 3D-принтеры.

Как работает 3D-печать методом FDM?

Одна из причин, почему технология послойного наплавления (FDM) является одной из самых распространенных технологий 3D-печати, — это простота процесса. Процесс FDM можно разделить на следующие этапы.

Шаг 1: Проектирование в САПР
Первый этап — это процесс проектирования, который включает в себя создание трехмерной цифровой модели с использованием программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР). В процессе проектирования определяются размеры и форма изделия, напечатанного на 3D-принтере.

Шаг 2: Нарежьте

После завершения проектирования в САПР, с помощью специализированного программного обеспечения 3D-модель разрезается на тонкие слои. Каждый слой затем преобразуется в код, который дает указания 3D-принтеру о том, как наносить материал.

Шаг 3: Разжижение

Нарезанный CAD-проект отправляется на 3D-принтер FDM, где твердый строительный материал (обычно акрилонитрилбутадиенстирол или полимолочная кислота) нагревается до точки разжижения в разжижающей головке.

В чём преимущества технологии FDM?

Преимущества технологии послойного наплавления (FDM) в основном проявляются в следующих аспектах:

• Низкая стоимость: Оборудование относительно недорогое, а стоимость материалов низкая, что делает его пригодным для массового потребления и широкого применения.
  Простота в эксплуатации: проверенная технология, удобство использования для пользователей, подходит для семей, школ и небольших студий.
• Разнообразие материалов: Поддерживается работа с различными термопластичными материалами, такими как PLA, ABS и т. д., и вы можете выбрать подходящий материал в соответствии с вашими потребностями.
• Экологичность: Использование нетоксичных или малотоксичных материалов оказывает минимальное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
• Проектирование несущей конструкции не представляет сложности: если несущая конструкция необходима, её относительно легко спроектировать и легко демонтировать.
• Гибкий размер печати: размер печати можно регулировать в соответствии с потребностями, адаптируя его к различным сценариям применения.

Каковы ограничения технологии FDM?

К недостаткам технологии послойного наплавления (FDM) относятся, главным образом, следующие аспекты:

1. Ограниченная точность: Точность печати ограничена диаметром сопла и толщиной слоя, поэтому она относительно низкая.
2. Требуется наличие опорных конструкций: При печати сложных или подвесных структур обычно необходимо добавлять опорные конструкции, что увеличивает объем работы по постобработке.
3. Слабая прочность в направлении укладки: Поскольку объекты укладываются слой за слоем, прочность в направлении укладки обычно слабая.
4. Относительно низкая скорость формования: по сравнению с некоторыми другими технологиями 3D-печати, скорость формования при FDM-печати низкая.
5. Среднее качество поверхности: поверхность напечатанного объекта может иметь слоистую структуру или неровности.

Чем технология FDM отличается от SLA и SLS?

Ниже представлен сравнительный анализ технологий FDM, SLA, SLS и SLM:

Сравнительный анализ FDM и SLA (стереолитографии):

• Качество поверхности: Технология SLA использует лазерное затвердевание жидкой смолы для послойного создания объектов, что, как правило, обеспечивает более гладкую и тонкую текстуру поверхности напечатанных изделий. В настоящее время традиционные процессы лазерной формовки позволяют быстро изготавливать высококачественные изделия. В отличие от них, технология FDM использует расплавленный термопластичный материал для послойного нанесения, что может приводить к появлению текстуры или небольших неровностей на поверхности.
• Стоимость: По сравнению с FDM, стоимость оборудования и материалов, необходимых для технологии SLA, обычно выше. Поскольку SLA основана на высокоточном лазерном оборудовании и жидкой смоле, FDM в основном базируется на относительно простой технологии экструзии расплава и термопластичных материалах.

Сравнительный анализ методов FDM и SLS (селективное лазерное спекание):

• Технология SLS использует лазер для спекания порошковых материалов с целью формирования объектов. Естественная связь между порошками означает, что при печати сложных структур не требуются дополнительные опорные конструкции. Когда в технологии FDM необходимо печатать подвесные или сложные структуры, для обеспечения высокого качества печати обычно добавляются опорные конструкции. Таким образом, технология SLS демонстрирует большие преимущества в печати без использования опор.
• Что касается выбора материалов: хотя и FDM, и SLS могут работать с различными материалами, SLS, как правило, способен обрабатывать более широкий спектр порошковых материалов, включая некоторые высокоэффективные полимеры и металлические порошки (хотя SLS-печать металлических порошков является дорогостоящим и технически сложным процессом).

Сравнительный анализ методов FDM и SLM (селективное лазерное плавление):

• Что касается применимости материалов: технология FDM в основном используется для печати пластиковых изделий, таких как PLA, ABS и др. Технология SLM в основном использует лазеры для расплавления металлического порошка с целью формирования объектов. Поэтому эта технология особенно подходит для производства металлических деталей. Технология SLM продемонстрировала свои незаменимые преимущества в этих областях благодаря требованиям к высокой прочности, высокой твердости и высокой коррозионной стойкости.
• В зависимости от адаптивности материалов, в различных сценариях применения FDM и SLM наблюдаются очевидные различия. FDM больше подходит для многих областей, таких как прототипирование, образовательные стенды и проектирование продукции; SLM больше подходит для аэрокосмической и медицинской отраслей.

Какие материалы используются в FDM-печати?

В технологии FDM (Fused Deposition Modeling) для печати в основном используются следующие типы материалов:

Материал	Функции	Применять
ПЛА (полимолочная кислота)	Экологически чистый и биоразлагаемый, обладает хорошей биосовместимостью, низкой усадкой, легко поддается печати, но имеет низкую термостойкость.	Образование, прототипирование, предметы интерьера, игрушки и т.д.
АБС (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола)	Высокая прочность, хорошая ударная вязкость, хорошая термо- и химическая стойкость, но легко деформируется при печати.	Разработка прототипов для автомобильной, электронной, аэрокосмической, игрушечной и других отраслей промышленности.
ПЭТГ	Высокая прочность, хорошая ударная вязкость, высокая прозрачность, лучшая химическая и термостойкость по сравнению с PLA, а также умеренная сложность печати.	Упаковка, контейнеры, прозрачные детали, прототипирование и т. д.
Поликарбонат (ПК)	Высокая прочность, высокая ударная вязкость, отличная термостойкость и ударопрочность, но сложна в нанесении печатного покрытия.	Электроника, автозапчасти, средства индивидуальной защиты и т.д.
ПК-АБС	Сочетая преимущества поликарбоната и АБС-пластика, он обладает высокой прочностью, ударной вязкостью, термостойкостью и химической стойкостью.	Автомобильная, аэрокосмическая, электронная и другие требовательные отрасли.
ППСФ (полифенилсульфон)	Чрезвычайно высокая термостойкость (высокая температура деформации при нагреве), хорошая химическая стойкость и превосходные механические свойства.	Компоненты для работы в условиях высоких температур, оборудование для химической обработки, компоненты для аэрокосмической отрасли и т. д.
Нейлон 12	Высокая прочность, хорошая химическая стойкость, высокая усталостная прочность, выдерживает многократные испытания на сжатие.	Аэрокосмическая, автомобильная, потребительская промышленность и другие отрасли, производящие компоненты, требующие высокой прочности и химической стойкости.

В каких областях применения технология FDM наиболее эффективна?

Основные области применения технологии FDM (послойное наплавление) включают следующие аспекты:

1. Прототипирование: Технология FDM часто используется для быстрого создания прототипов продукции, помогая дизайнерам и инженерам проверять концепции дизайна, выявлять потенциальные проблемы и оптимизировать конструкции.
2. Сфера образования: В образовательной сфере 3D-принтеры FDM стали важным учебным инструментом. Студенты могут изучать технологию 3D-моделирования и печати на практике, развивая новаторское мышление и практические навыки.
3. Производство: В производстве технология FDM используется для мелкосерийного и индивидуального изготовления. Она позволяет печатать детали различной сложной формы и конструкции в соответствии с конкретными потребностями.
4. Медицинская сфера: Медицинская сфера также является важной областью применения технологии FDM. Она может использоваться для изготовления медицинских изделий, таких как хирургические направляющие, протезы и ортезы, а также индивидуальных моделей для лечения пациентов и реабилитационных средств.
5. Искусство и креативные индустрии: В сфере искусства и креативных индустрий технология FDM предоставляет художникам и дизайнерам больше творческих возможностей. Они могут использовать технологию FDM для печати произведений искусства и декоративных элементов различных форм и структур.
6. Архитектурное проектирование и изготовление моделей: В области архитектуры технология FDM используется для создания архитектурных моделей и компонентов, помогающих архитекторам в проектировании и планировании. Эти модели могут использоваться для различных целей, включая презентации, обучение и исследования.

Как можно улучшить качество печати на FDM-принтере?

Улучшение качества FDM-печати может начинаться с разных аспектов. Ниже приведены некоторые конкретные методы и рекомендации:

1. Настройте параметры печати.

• Нагрев рабочей платформы: Для улучшения адгезии материала и уменьшения деформации кромок следует умеренно повышать температуру нагреваемой платформы, но при этом необходимо избегать перегрева.
• Контроль температуры сопла: выберите соответствующую температуру сопла в зависимости от характеристик материала, чтобы обеспечить плавное плавление материала и избежать чрезмерной текучести.
• Печать на пониженной скорости: Снизьте скорость печати, особенно для первого слоя, чтобы уменьшить влияние теплового расширения и сжатия и повысить точность.
• Разумная высота слоя: Небольшая высота слоя уменьшает эффект ступенчатости и улучшает качество поверхности, но требует компромисса между временем печати и стоимостью.

2. Модель оптимизации и поддержка

• Упрощенная структура: сокращение использования поддерживающих элементов, сокращение времени и затрат на печать, а также повышение качества.
• Разумная поддержка: Разумно выбирайте тип и схему поддержки, чтобы избежать чрезмерного прилипания.

3. Выбор расходных материалов и техническое обслуживание принтера.

• Высококачественные расходные материалы: выбирайте расходные материалы высокой чистоты и точных размеров, чтобы уменьшить зазоры между слоями и деформацию, и избегайте низкокачественных расходных материалов, которые могут намокать.
• Регулярное техническое обслуживание: поддерживайте принтер в чистоте и смазывайте его, регулярно проверяйте и заменяйте изношенные детали для обеспечения стабильной работы.

4. Технология постобработки

Шлифовка и полировка: удаление дефектов поверхности и улучшение ее качества.
Обработка поверхности: например, покраска распылением и гальваническое покрытие для повышения эстетики, долговечности и функциональности.

Краткое содержание

Технология послойного наплавления (FDM) — это технология 3D-печати, в которой термопластичные нитевидные материалы нагреваются и расплавляются, а затем наносятся послойно. Благодаря непрерывному развитию науки и техники, технология FDM достигла значительного прогресса в области материалов, оборудования, программного обеспечения и т.д. В настоящее время FDM стала одной из наиболее широко используемых технологий на рынке 3D-печати, с уровнем проникновения на рынок, превышающим 65%. В таких областях, как медицина, образование и развлечения, технология FDM играет все более важную роль. В то же время, по мере дальнейшего развития технологии и снижения затрат, ожидается, что технология FDM будет все шире применяться в различных областях.

Отказ от ответственности

Информация на этой странице представлена ​​исключительно в ознакомительных целях. Компания LS не предоставляет никаких явных или подразумеваемых заверений или гарантий относительно точности, полноты или достоверности представленной информации. Не следует делать выводов о параметрах производительности, геометрических допусках, конкретных конструктивных особенностях, качестве и типе материалов или качестве изготовления относительно того, что будет поставлено сторонним поставщиком или производителем через сеть Longsheng. Ответственность за определение конкретных требований к деталям лежит на покупателе , запрашивающем ценовое предложение . Для получения дополнительной информации , пожалуйста, свяжитесь с нами .

Команда LS

LS — ведущая компания в отрасли, специализирующаяся на решениях для индивидуального производства. Имея более чем 20-летний опыт работы с более чем 5000 клиентами, мы специализируемся на высокоточной обработке на станках с ЧПУ , изготовлении изделий из листового металла , 3D-печати , литье под давлением , штамповке металла и других комплексных производственных услугах.
Наш завод оснащен более чем 100 современными 5-осевыми обрабатывающими центрами и сертифицирован по стандарту ISO 9001:2015. Мы предоставляем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения клиентам в более чем 150 странах мира. Будь то мелкосерийное производство или крупномасштабная индивидуальная разработка, мы можем удовлетворить ваши потребности с доставкой в ​​течение 24 часов. Выбирая LS Technology , вы выбираете эффективность, качество и профессионализм.
Для получения более подробной информации посетите наш веб-сайт: www.lsrpf.com

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое моделирование методом послойного наплавления (FDM)?

Технология послойного наплавления (FDM) — широко используемая технология 3D-печати. ​​Она заключается в нагревании термопластичных материалов (таких как ABS, PLA и т. д.) до расплавленного состояния, после чего они послойно экструдируются через небольшое сопло и укладываются на платформу, образуя трехмерный объект.

2. Как работает технология FDM?

Принцип работы технологии FDM относительно прост. Сначала термопластичный нитевидный материал подается в нагретое сопло и расплавляется. Затем управляемое компьютером сопло перемещается по платформе по заданной траектории, экструдируя расплавленный материал слой за слоем. По мере накопления каждого слоя в конечном итоге формируется цельный трехмерный объект.

3. Какие материалы можно печатать методом FDM?

К числу материалов, обычно используемых для FDM-печати, относятся ABS (сополимер акрилонитрила-бутадиена-стирола), PLA (полимолочная кислота), нейлон, PETG (полиэтилентерефталат-1,4-циклогександиметанол) и др. Эти материалы обладают различными физическими и химическими свойствами и подходят для различных сценариев применения.

4. В каких областях применяется технология FDM?

Технология FDM находит широкое применение во многих областях. Например, в сфере образования FDM-принтеры используются для обучения и научных исследований; в области дизайна дизайнеры используют технологию FDM для быстрого создания прототипов; в производстве технология FDM применяется для изготовления деталей, инструментов и функциональных компонентов; кроме того, технология FDM играет важную роль в медицине, аэрокосмической отрасли, автомобилестроении и других областях.

Ресурс

1. Изготовление методом послойного наплавления нити

2. Модификация поверхности 3D-печатных объектов из PLA-пластика методом послойного наплавления: обзор.

3. Поливиниловый спирт, армированный углеродными нанотрубками, для моделирования методом послойного наплавления.

📞Тел.: +86 185 6675 9667
📧Электронная почта: info@lsrpf.com
🌐Веб-сайт: https://lsrpf.com/

Отказ от ответственности

Информация на этой странице носит исключительно информационный характер. Компания LS Manufacturing не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности представленной информации. Не следует предполагать, что сторонний поставщик или производитель предоставит параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные характеристики, качество и тип материалов или качество изготовления через сеть LS Manufacturing. Это ответственность покупателя. Запросите ценовое предложение на детали. Укажите конкретные требования к этим разделам. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами .

Команда LS Manufacturing

Компания LS Manufacturing — лидер отрасли . Мы специализируемся на индивидуальных производственных решениях. Более 20 лет опыта работы и более 5000 клиентов позволяют нам предлагать высокоточную обработку на станках с ЧПУ , производство изделий из листового металла , 3D-печать , литье под давлением , штамповку металла и другие комплексные производственные услуги.
Наш завод оснащен более чем 100 современными 5-осевыми обрабатывающими центрами, сертифицированными по стандарту ISO 9001:2015. Мы предоставляем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения клиентам в более чем 150 странах мира. Будь то мелкосерийное производство или крупномасштабная индивидуальная разработка, мы можем удовлетворить ваши потребности с максимально быстрой доставкой в ​​течение 24 часов. Выбирайте LS Manufacturing. Это означает эффективность, качество и профессионализм.
Для получения более подробной информации посетите наш веб-сайт: www.lsrpf.com .