Fused deposition modeling ، پرینتر سه بعدی FDM چیست و کاربرد آن در صنعت چیست

Fused Deposition Modeling

خلاصه

Fused deposition modeling : پرینت سه بعدی FDM متداول ترین تکنولوژی پرینت سه بعدی حال حاضر در دنیا است. این تکنولوژی کاربردهای زیادی در نمونه سازی سریع دارد و دستگاه های آن به طور گسترده تولید می شود.

Fused deposition modeling:fdm

FFF & FDM & Fused deposition modeling

تاریخچه FDM :

که همواره با نام اختصاری FDM شناخته می‌شود و به دلیل قدیمی بودن این نام یک نام تجاری شناخته می‌شود که البته توسط شرکت Stratasys در سال ۱۹۹۰ میلادی ثبت شده‌است.
البته در آن زمان دستگاه‌های FDM به شکل امروزی پرکاربرد نبودند و شرکت Stratasys به تولید صنعتی آن‌ها می‌پرداخت ولی از سال ۲۰۰۹ میلادی دستگاه‌های خانگی و دست‌ساز ظهور کردند و هم‌اکنون با وسعت زیادی در حال پیشرفت هستند.

مخترع این روش :S. Scott Crump

طرز کار :

فایل سه بعدی را از طریق نرم افزار های متفاوتی تبدیل به g- code تبدیل می شود و از طریق اتصال کامپیوتر به دستگاه و یا از طریق SD card وارد دستگاه می شود.

در ابتدا یک فیلامنت تروموپلاستیک در داخل پرینتر قرار داده می شود. هنگامی که نازل به دمای مطلوب رسید، فیلامنت به سر اکسترودر تغذیه شده و نازل آن را ذوب می کند.

سر اکسترودر به یک سیستم 3 محور متصل شده است که اجازه حرکت در جهت های X ، Y و Z را می دهد.
مواد ذوب شده در رشته های نازک بیرون آمده و به صورت لایه به لایه در مکان های از پیش تعیین شده ریخته شده و خنک و سفت می گردند.
گاهی اوقات عمل خنک کردن مواد از طریق به کار بردن یک فن متصل به سر اکسترودر انجام می گیرد.

برای پر کردن یک ناحیه چندین پاس موردنیاز است. (مثل رنگ کردن یک مستطیل با مدادرنگی) هنگامی که یک لایه به پایان رسید،
سطح ساخته شده به پایین حرکت خواهد نمود (یا در بعضی از ماشین ها با تنظیمات متفاوت، سر اکسترودر به سمت بالا حرکت می کند) و یک لایه جدید ریخته می شود و این روند تا زمانی که شکل کامل گردد تکرار می گردد.
این تکنولوژی در هر صورت برای پرینت قطعات با برآمدگی و فرورفتگی به پایه‌های حمایتی(ساپورت) نیاز دارد و بعد از اتمام پرینت نیز سطح آن باید بهبود بخشیده شود. (پرداخت)

معایب :

دقت و کیفیت ساخت

در پرینترهای سه بعدی متریال فیلامنت (Fused deposition modeling)، رزولوشن بستگی مستقیمی با فاکتور سایز نازل و دقت حرکت اکسترودر در محورهای X و Y دارد.

البته دقت و نرمی مدل ساخته شده وابسته به عوامل دیگری نیز هست:

مثلا میزان کشش بافت لایه ها در روش Fused deposition modeling نسبت به SLA کمتر است
میزان ازدیاد وزن لایه های بالایی نسبت به سطوح پایینتر که خطاهایی مثل ترک خوردگی، نامتوازن شدن لایه ها، جداشدن لایه ها، لایه اول خراب و غیره را ایجاد میکند.

(warping, misalignment of layers, shifting of layers, shrinking …).

این توضیح به معنی عیب فناوری Fused deposition modeling نیست بلکه تنها شرایط ساخت را واضح میکند.

در صورت بروز مشکل نیز راهنما و شرایط عیب یابی و برطرف کردن مشکل در اغلب موارد آسان است و با جستجو در اینترنت رفرنسهای فراوانی یافت میشود.

دقت کنید که با افزایش دقت چاپ، میزان مصرف مواد و زمان ساخت افزاید.

مزایا :

پرینتر سه بعدی FDM به دلیل نداشتن محدودیت در شکل ظاهری جسم برای تولید کاربرد های متنوع و جالبی را دارد ، و در زمینه های متفاوتی از جمله: صنعتی ، پزشکی ، معماری ، مجسمه سازی ، قالبسازی ، روباتیک ، شیرینی پزی و هر شکلی که در ذهن شما باشد می تواند فعالیت کند.

پرینتر های سه بعدی FDM از کیفیت مناسبی برخوردار هستند و معمولا رزولیشن این نوع پرینتر های سه بعدی از ۱۰۰ میکرون می باشد و در صورتی که کیفیت ساخت پرینتر سه بعدی خوب باشد میتوان تا رزولوشن ۲۵ میکرون نیز قطعه ای را تولید کرد.

پرینتر سه بعدی FDM توان پرینت بیش از 40 نوع متریال را دارد از جمله رایج ترین آنهاPLA, ABS, PBA,….خروجی نهایی پرینتر سه بعدی FDM جسمی با استحکام قابل قبول و با هر میزان پیچیدگی و متریال های متنوع می باشد.

هزینه های پایین تر

نسبت به دیگر روش ها اکثر شرکت ها به دلیل هزینه پایین و راحتی کار روش FDM را انتخاب می کنند.

در مقایسه با روش های دیگر FDM بسیار ارزان است و همین امر باعث پرکاربرد بودن این روش می گردد، زیرا برای شرکت ها بسیار حائز اهمیت است که بدانند تولید با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی نسبت به روش سنتی بسیار ارزان تر است.

به همین دلیل روش FDM برای بسیاری از مشتری ها جذاب تر است.

همچنین این قابلیت وجود دارد که به صورت همزمان بسیاری از جنس ها را چاپ نمایند که این امر چاپ پیچیده ترین مدل ها را ممکن می سازد، همچنین چاپ با رنگ های مختلف امکان پذیر است.

کاربرد FDM :

مدل های مفهومی

در ابتدای فرآیند طراحی می توانید از FDM جهت بررسی شکل، تناسب و راحتی طرح خود استفاده کنید.

سپس طراحی خود را بر اساس هر نوع نقصی که شناسایی کردید؛

به روز رسانی نمایید. فرآیند تکرار را تا زمانی که یک مفهوم و یا تصور بی نقص پیدا نکرده اید ادامه دهید.

گذر از دنیای دو بعدی به قطعات فیزیکی، فرآیند توسعه ی محصولات را سرعت بخشیده و هزینه ها را کاهش می دهد.

نمونه های کاربردی

جهت محک زدن طرح خود می توانید یک نمونه ی دقیق کاربردی بسازید. قطعات FDM را برای تست های عملیاتی و ارزیابی های دقیق مهندسی استفاده کنید. زمان تولید اجزای نمونه های کاربردی معمولا از چند ساعت تا نیمه های شب به طول می انجامد. این کار به شما اجازه می دهد تا نواقص احتمالی را قبل از آنکه قطعه به یک محصول مهندسی پر هزینه تبدیل شود رفع نمایید. همچنین زمان فرستادن محصول به بازار را کاهش می دهد و عملکرد محصول را به حداکثر می رساند.

ابزارهای ساخت

آیا در فرآیند تولید کارخانه ی شما نیازی به وسایل، لوازم جانبی، ابزار اندازه گیری، الگوها، قالب و … است؟ شما می توانید آنها را با پرینتر سه بعدی تولید و تهیه کنید به جای آنکه وقت، پول خود را صرف ماشین، ساخت، قالب و یا شکل دادن آنها کنید. پرینتر سه بعدی تولید FDM نه تنها وقت و هزینه ابزار تولید را کاهش می دهد بلکه فرآیند مونتاژ را بهبود می بخشد. تولید بر اساس لایه گذاری این امکان را به شما می دهد تا اشکال سبک وزن، پیچیده و راحت را طراحی کنید که باعث می شود تولید بسیار موثر و با کیفیت باشد.

کالاهای تمام شده

کمپانی های هوا فضا، سازندگان تجهیزات پزشکی، خودرو سازان و … از جمله صنایعی هستند که می توانند از پرینتر سه بعدی استفاده کنند. به جای استفاده از فرآیندهای تولید سنتی قالب گیری تنها با یک پرینتر سه بعدی می توانید قطعات خود را بسازید. با کم رنگ شدن فرآِیندهای سنتی هم میتوان از هدر رفت زمان جلوگیری کرد و هم اینکه میتوان هر زمان که نیاز بود در طراحی خود تجدید نظر کرد.