Na czym polega FDM?

Na czym polega FDM?

Nakładanie stopionego materiału, czyli po angielsku „Fused Deposition Modeling” to druga najpopularniejsza obecnie metoda drukowania 3d, używana zwłaszcza w drukarkach niskobudżetowych, wykorzystywanych głównie przez amatorów. Metoda ta jest również drugą najstarszą spośród dotąd opracowanych – powstała już w 1988 roku, a więc prawie trzy dekady temu. Jej autorem był Scott Crump, założyciel firmy Stratasys. Pierwsza drukarka 3d wykorzystująca FDM powstała w 1992, od tego czasu technologia ta jest stale rozwijana. Na czym właściwie polega FDM?

Mechanika

FDM drukuje kolejne warstwy nakładając materiał cienkimi nitkami z tworzywa rozgrzanego do temperatury topnienia. Materiał wyciskany jest na powierzchnię roboczą przez dyszę. Podobnie jak w przypadku innych metod drukowania 3d, głowica z dyszami wytłaczającymi znajduje się stale na tym samym poziomie, co zapewnia jej precyzyjne ruchy w płaszczyźnie drukowania. Aby można było nakładać kolejne warstwy wydruku, wykorzystuje się ruchomą platformę, która obniża poziom powierzchni roboczej po nałożeniu każdej kolejnej warstwy.

Tworzywo

Drukarki oparte na technologii FDM wykorzystują dwa rodzaje materiałów: ABS (akrylonitrylo – butadieno – styren) i PLA (poliaktyd). Obydwa mają zarówno wady jak i zalety. Plusem ABS jest możliwość wytwarzania przedmiotów, które po zakończeniu obróbki będą w znacznym stopniu odporne na temperaturę – elementy z tego tworzywa wytrzymują bez problemu nawet 60 stopni C. Co więcej sprawdza się lepiej w przypadku kształtów złożonych, w których trzeba stosować podpory. ABS jest jednak materiałem, który w trakcie procesu mocno się kurczy, co czyni go prawie niemożliwym do zastosowania przy elementach o większych gabarytach. Co więcej substancja ta powstaje na bazie ropy naftowej, a to oznacza, że obróbka termiczna powoduje wydzielanie się substancji toksycznych. Pomieszczenia, w których pracują drukarki używające ABS, muszą być dobrze wentylowane.

Dla odmiany PLA jest materiałem nietoksycznym – powstaje na bazie naturalnych półproduktów, takich jak mączka kukurydziana. Materiał ten może być obrabiany już przy 180 – 210 stopniach C, podczas gdy dla ABS temperatura topnienia wynosi od 230 do 270 stopni C. Pomieszczenia, w których pracują drukarki PLA również trzeba wietrzyć, ale ryzyko zatrucia oparami jest w nich wielokrotnie niższe. Wydruki PLA cechują się również gładszą powierzchnią i bardziej nasyconymi kolorami. Minusem tego tworzywa jest natomiast jego mniejsza odporność i żywotność. Jest ono za to w pełni biodegradowalne.

Zastosowanie

Drukowanie FDM z wykorzystaniem ABS stosuje się powszechnie m.in. do wykonywania elementów mebli, figurek do gier planszowych i właściwie wszystkiego, co tylko może zostać wykonane z tworzywa sztucznego i nie przekracza gabarytami rozmiaru drukarki. Wydruki z PLA znajdują również zastosowanie w medycynie, wykonuje się za ich pomocą m.in. implanty dentystyczne. Materiał ten sprawdza się w tej roli znakomicie, bo jest nietoksyczny i można kształtować go niemal dowolnie.

Jeśli zamierzamy kupić drukarkę 3d do domu, to FDM będzie najlepszym rozwiązaniem – pozwoli opanować podstawy projektowania i nieco poeksperymentować. Jeśli jednak zamierzamy za pomocą drukarki 3d wspomóc produkcję przemysłową – lepiej będzie postawić na inne metody, np. wykorzystujące w charakterze tworzywa metal lub materiały żywiczne.