Kategorie artykułów
 
FDM, czyli najpopularniejsza obecnie technika druku 3D 0
FDM, czyli najpopularniejsza obecnie technika druku 3D

Spośród mnogiej liczby technologii, za pośrednictwem których cyfrowe, trójwymiarowe modele ulegają konwersji, stając się realnie istniejącymi, przestrzennymi strukturami, tą najbardziej rozpowszechnioną stanowi technika skrywająca się za skrótem FDM. Co on właściwie oznacza? Fused Deposition Modelling, bo takie właśnie jest rozwinięcie wspomnianego skrótu, to jedna z kilku nazw metody wytwarzania trójwymiarowych obiektów, która opiera się na przetwarzaniu termoplastycznego materiału za pomocą drukarki 3D. Czynnikiem, który w procesie tym odgrywa kluczową rolę, jest temperatura. Wszak nie bez przyczyny w nazwie wykorzystywanego materiału budulcowego surowca znajduje się przedrostek termo-, w sposób jawny do omawianego parametru nawiązujący.

Materiał, który wspomnianej już termicznej obróbce ulega, stanowi filament. Filamentowa nić transportowana jest za pośrednictwem ekstrudera wgłąb głowicy drukarki 3D. W miejscu tym termoplastyczny materiał poddany zostaje działaniu wysokiej temperatury. Wystawione na jej ekspozycję tworzywo zmienia swój stan skupienia. Występujący dotychczas pod postacią ciała stałego filament przeistacza się teraz niemalże w płyn. Półpłynne tworzywo zostaje następnie wytłoczone, zajmując pewną określoną przestrzeń na stole roboczym drukarki 3D. W procesie wytłaczania filamentu istotną rolę odgrywa dysza. Nałożony na platformę urządzenia drukującego termoplast tworzy pojedynczą warstwę wydruku. Cała procedura termicznej obróbki filamentu i jego odpowiedniego rozmieszczania na stole roboczym drukarki 3D jest wielokrotnie powtarzana aż do momentu ukończenia druku trójwymiarowego obiektu.

Znaczący wpływ na wysoki poziom popularności technologii FDM ma duża różnorodność filamentów wykorzystywanych do tworzenia przestrzennych wydruków. Przejawia się ona nie tylko poprzez bardzo szerokie spektrum kolorystyczne dostępnych termoplastycznych materiałów. Wspomniana różnorodność wynika jednak przede wszystkim z mnogości rodzajów materiałów, z których filament bywa wytwarzany. Surowcami najpopularniejszymi są PLA, ABS oraz PET-G. Pierwszy z wymienionej trójki wyróżnia się prostotą jego wykorzystywania w druku przestrzennych. Drugi, czyli ABS, charakteryzuje się szeroko rozumianą wytrzymałością. Wyróżniki filamentu zamykającego omawianą materiałową trójkę stanowią gładka powierzchnia drukowanych z niego elementów oraz wysoka trwałość - termoplast ten swoją wytrzymałością przewyższa zarówno PLA, jak również ABS. Interesującą właściwością tworzywa polilaktydowego, czyli wspominanego już wcześniej PLA jest jego biodegradowalność. Pewna pochodząca z Polski firma, Rosa 3D, wprowadziła aspekt ten na wyższy poziom, opracowując materiały kompostowalne, ulegające rozkładowi w krótkim czasie w sprzyjających temu procesowi warunkach. Filamentami tymi są BioWood oraz BioCreate.

 Wydrukowane próbki filamentów do druku 3D metodą FDM

Filamenty wykorzystywane w druku metodą FDM reprezentują bogate spektrum barwne i dekoracyjne (Lista zaprezentowanych na fotografii wariantów dekoracyjnych zamieszczona została na końcu artykułu)1

PLA, ABS i PET-G nie są jedynymi termoplastami budującymi rodzajowy wachlarz filamentowy. Materiałów tych jest o wiele, wiele więcej. Wspomnieć należy o filamentach, których cechę dominującą stanowi elastyczność. Są nimi m.in. TPU oraz FiberFlex. Bardzo ważną grupę termoplastycznych tworzyw tworzą materiały znajdujące zastosowanie w różnorodnych sferach świata industrialnego. Filamentem takim jest ASA, który wykazuje się znakomitą odpornością na destrukcyjny wpływ promieniowania nadfioletowego oraz warunków atmosferycznych - wykonane z niego wydruki z powodzeniem wystawione być mogą na ekspozycję omawianych czynników. Użytkownik drukarki 3D szukający materiału o zatrważającej wręcz trwałości sięgnie zapewne - i słusznie - po tworzywa poliamidowe. Wydrukowanie obudowy elektronicznego sprzętu stanie się możliwe dzięki zastosowaniu do tego celu materiału ESD ABS. Filamentami, które zaliczyć można do surowców technicznych, są również wszelakiej maści kompozyty, czyli produkty wzbogacone włóknem węglowym, włóknem szklanym lub szklanymi mikrokulkami.

Jak zaznaczono już w jednym z wcześniejszych akapitów artykułu, ważnym aspektem będącym jednocześnie jedną ze składowych różnorodności dostępnych na rynku filamentów stanowi bogate spektrum barwne. Co z kolei z innymi walorami dekoracyjnymi materiałów? Także i pod tym względem wybór jest ogromny. Użytkownik urządzenia drukującego bezproblemowo odnajdzie filamenty imitujące drewno, kamień oraz metal. Dostępne są także tworzywa przezroczyste oraz te o delikatnej, jedwabistej fakturze. Wisienkę na torcie zbudowanego z mnogości rozróżnianych walorów dekoracyjnych stanowią filamenty świecące w ciemności oraz materiały zmieniające kolor pod wpływem ulegającej zmianom temperaturze.

Wydruk wykonany z filamentu Stone Age Light firmy Spectrum

Wydruk zeskanowanej fotogrametrycznie rzeźby. Obiekt wydrukowany został z materiału imitującego kamień.

W kontekście omawianych wcześniej artykułach dotyczących technologii SLS i Binder Jetting poruszany był temat struktur podporowych uwzględnianych w cyfrowym modelu drukowanego obiektu. O ile obie wspomniane metody tego nie wymagają, tak FDM pod tym względem od nich odstaje. Oczywiście, problem drukowania struktur o złożonej geometrii rozwiązać można inaczej niż poprzez zastosowanie elementów podporowych. Wszak skomplikowany model trójwymiarowy model zostać może podzielony na obiekty wykazujące się mniejszym poziomem złożoności, wydrukować je, a następnie skleić tak przygotowane komponenty w finalny przedmiot. Istnieją jednak przypadki, gdy zastosowanie podporowych struktur jest po prostu wygodniejsze. Elementy takie drukuje się z filamentu modelowego lub materiału specjalnie do takiego celu wyprodukowanego. W pierwszym przypadku komponenty podporowe usuwane są mechanicznie. Z kolei filament supportowy rozpuszcza się, stosując do tego celu odpowiednie substancje chemiczne. Wśród materiałów wytwarzanych do drukowania elementów podporowych wyróżnia się m.in. HIPS, PVA i BVOH. Ten pierwszy rozpuszczany jest za pomocą limonenu, zaś dwa pozostałe roztworzeniu ulegają pod wpływem... Wody!

Dwa wersje tego samego wydruku wykonanego metodą FDM. Pierwszy pozbawiony podpór, a drugi - ze strukturami podporowymi.

Wydruk tego samego modelu rzeźby zeskanowanej fotogrametrycznie. Lewa strona fotografii przedstawia wydruk już obrobiony, pozbawiony struktur podporowych. Po prawej strofie zdjęcia widoczny jest wydrukowany obiekt z częściowo uwzględnionymi elementami supportowymi (czyli właśnie podporami).

Powszechność będącej tematem artykułu techniki Fused Deposition Modelling wynika również z dostępności wielu rodzajów drukarek 3D, które pracę swoją opierają na omawianej technologii. Wachlarz modelowy jest równie szeroki, jak spektrum cenowe. Cena drukarek najtańszych często nie przekracza tysiąca złotych. Dysponując jednak większym budżetem, pokusić można się o zakup urządzeń drukujących oferowanych przez polskich producentów, takich jak Zortrax i UBOT 3D. Użytkownik oczekujący od drukarki 3D doceni modele tworzące ofertowy wachlarz firmy Urbicum. Standard stanowi posiadanie przez maszynę drukującą pojedynczego ekstrudera, który umożliwia tłoczenie jednego materiału w tej samej chwili. Współcześnie jednak wiele modeli drukarek 3D posiada systemy ekstruzji wielokrotnej, pozwalające na wykonywanie wydruków z kilku materiałów jednocześnie. 

Podsumowując, drukowanie trójwymiarowych obiektów metodą FDM nie bez przyczyny cieszy się ogromną popularnością. Wpływ na ten stan rzeczy ma multum czynników. Szeroki wybór filamentów, ogromne spektrum modelowe i cenowe dostępnych drukarek 3D pracującej w tej technologii oraz ogólnie pojmowana prostota drukowania w oparciu o omawianą technikę stanowią cechy, które w dużym stopniu przyczyniają się do nieustannie rosnącej popularyzacji stosowania metody FDM w druku przestrzennym.


1Filamenty przedstawione na fotografii to (wymieniając od strony lewej zdjęcia):

Komentarze do wpisu (0)

Informacja w stopce
Menu Szukaj Menu więcej
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl