مرسوم ترین فناوری چاپ سه بعدی – FDM

Fused Deposition Modeling

تاریخچه FDM :

Fused Deposition Modeling که همواره با نام اختصاری FDM شناخته می‌شود.

به دلیل قدیمی بودن این نام یک نام تجاری شناخته می‌شود که البته توسط شرکت Stratasys در سال ۱۹۹۰ میلادی ثبت شده ‌است.

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 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.

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 FDM نیست بلکه تنها شرایط ساخت را واضح می کند.

در صورت بروز مشکل نیز در اغلب موارد آسان و با جستجو در اینترنت منابع فراوانی یافت می شود.

دقت کنید که با افزایش دقت چاپ، میزان مصرف مواد اولیه و زمان ساخت نیز افزایش می یابد.

مزایا

پرینتر سه بعدی FDM به دلیل نداشتن محدودیت در شکل ظاهری جسم برای تولید کاربرد های متنوع و جالبی را دارد.

از پرینتر های سه بعدی FDM میتوان در زمینه های متفاوتی از جمله: صنعتی ، پزشکی ، معماری ، مجسمه سازی ، قالبسازی ، روباتیک ، شیرینی پزی و… استفاده کرد.

پرینتر های سه بعدی FDM از کیفیت مناسبی برخوردار هستند و معمولا کیفیت چاپ این نوع پرینتر های سه بعدی از ۱۰۰ میکرون می باشد.

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 فیلامنت , ABS,….

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 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.

برای تست های عملیاتی و ارزیابی های دقیق مهندسی از این فناوری استفاده کنید.

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

شما می توانید لوازم جانبی، ابزار اندازه گیری، الگوها را با پرینتر سه بعدی تولید و تهیه کنید. به جای آنکه وقت و 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 و تولید کنید.