एफडीएम 3डी प्रिंटिंग: वह सब कुछ जो आपको जानना चाहिए

FDM 3D प्रिंटिंग के मूल सिद्धांतों के बारे में जानने में रुचि रखते हैं? यह लेख FDM तकनीक के अंतर्निहित सिद्धांतों की खोज करता है और बताता है कि यह रैपिड प्रोटोटाइपिंग के लिए एक व्यवहार्य और लागत प्रभावी विकल्प क्यों है। 3D प्रिंटिंग विकल्पों को देखते समय एक सूचित निर्णय लेने के लिए नवीनतम 3-आयामी प्रिंटिंग तकनीक के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए पढ़ते रहें।

विषय - सूची
बढ़ता एफडीएम 3डी प्रिंटिंग बाजार
एफडीएम 3डी प्रिंटिंग तकनीक की व्यापक समझ
एफडीएम 3डी प्रिंटिंग विधि के लाभ और नुकसान
एफडीएम 3डी प्रिंटिंग के अनुप्रयोग

बढ़ता एफडीएम 3डी प्रिंटिंग बाजार

वैश्विक 3डी प्रिंटिंग बाजार का मूल्य US $ था13.84 2021 में यह 20.8 बिलियन अमरीकी डालर तक पहुंच जाएगा और 2020 और 2030 के बीच 3% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (सीएजीआर) से बढ़ने का अनुमान है। XNUMX डी प्रिंटिंग में अनुसंधान और विकास में महत्वपूर्ण निवेश और ऑटोमोटिव, स्वास्थ्य सेवा और रक्षा उद्योगों में प्रोटोटाइप अनुप्रयोगों की बढ़ती मांग के कारण बाजार में वृद्धि हुई है।

हाल के वर्षों में एफडीएम 3डी प्रिंटिंग की लोकप्रियता बढ़ी है, क्योंकि यह कम लागत पर उच्च प्रदर्शन करती है, जिससे व्यवसायों को उनकी टूलिंग प्रक्रिया पर 50% तक की बचत होती है। अन्य लाभों में तेजी से प्रोटोटाइपिंग, ऑन-डिमांड प्रिंटिंग, डिज़ाइन लचीलापन, न्यूनतम अपशिष्ट आदि शामिल हैं।

बुनियादी बातों के बारे में जानने के लिए पढ़ना जारी रखें FDM 3D प्रौद्योगिकी, इसकी विशेषताएं, तथा अन्य मुद्रण विधियों की तुलना में इसके लाभ।

एफडीएम 3डी प्रिंटिंग तकनीक की व्यापक समझ

3D प्रिंटिंग के लिए FDM तकनीक क्या है?

फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग (FDM) एक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक है जिसमें नोजल के माध्यम से सामग्री को बाहर निकालना और उन्हें तीन-आयामी वस्तुओं का उत्पादन करने के लिए फ्यूज करना शामिल है। कंक्रीट और खाद्य 3D प्रिंटिंग की तुलना में, मानक FDM प्रक्रिया अन्य सामग्री एक्सट्रूज़न तकनीकों से भिन्न होती है। यह थर्मोप्लास्टिक्स को फीडस्टॉक सामग्री के रूप में उपयोग करता है, आमतौर पर फिलामेंट्स या छर्रों के रूप में।

आमतौर पर, एक एफडीएम 3डी मुद्रक पॉलिमर-आधारित फिलामेंट को गर्म नोजल के माध्यम से धकेलकर सामग्री को पिघलाया जाता है; फिर सामग्री को 2D परतों में बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म पर जमा किया जाता है। ये परतें अंततः 3D भागों का निर्माण करने के लिए आपस में जुड़ जाती हैं।

कुल मिलाकर, FDM प्रिंटर 3D प्रिंटिंग का सबसे तेज़ तरीका है और यह सुलभ और कुशल है। ये प्रिंटर 3D प्रिंटिंग बाज़ार पर हावी हैं क्योंकि इनका उपयोग करना रेज़िन 3D प्रिंटर की तुलना में आसान है और SLS जैसे पाउडर-आधारित समकक्षों की तुलना में कम खर्चीला है। 

एफडीएम प्रौद्योगिकी कब शुरू की गई थी?

हालाँकि FDM वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली 3D प्रिंटिंग तकनीक है, लेकिन यह पहली 3D तकनीक नहीं थी जिसे बनाया गया था। स्टीरियोलिथोग्राफी (SLA) और सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग (SLS) के लिए पेटेंट दाखिल किए जाने के कुछ साल बाद, स्कॉट क्रम्प ने 1989 में पहला FDM पेटेंट प्रस्तुत किया।

एफडीएम तकनीक केवल गैर-वाणिज्यिक उपयोगकर्ताओं के बीच लोकप्रिय थी, जैसे कि बाथ विश्वविद्यालय के शिक्षाविद, जो मुख्य रूप से स्व-प्रतिकृति उपकरण बनाने में रुचि रखते थे। हालांकि, एफडीएम पेटेंट 2009 में समाप्त हो गया, और इस तकनीक के अग्रणी व्यक्तियों ने 3डी का व्यवसायीकरण करने के लिए मेकरबॉट इंडस्ट्रीज की स्थापना की। प्रिंटर.

एफडीएम 3डी प्रिंटिंग कैसे काम करती है?

An FDM 3D प्रिंटर पिघले हुए फिलामेंट मटेरियल को बिल्ड प्लेटफॉर्म पर परत दर परत जमा करके ऑब्जेक्ट बनाता है जब तक कि आपके पास पूरा पार्ट न हो जाए। वे भौतिक आयाम प्राप्त करने के लिए मशीन पर अपलोड की गई डिजिटल डिज़ाइन फ़ाइलों का उपयोग करते हैं। ये प्रिंटर PLA, ABS, PEI और PETG जैसे पॉलिमर का उपयोग करते हैं, जिन्हें गर्म नोजल के माध्यम से थ्रेड के रूप में स्थानांतरित किया जाता है।

प्रिंटर को चालू करने के लिए थर्मोप्लास्टिक फिलामेंट का एक स्पूल प्रिंटर में लोड किया जाता है। जब नोजल वांछित तापमान पर पहुँच जाता है, तो फिलामेंट एक एक्सट्रूज़न हेड और नोजल से होकर गुजरता है। 

यह एक्सट्रूज़न हेड तीन-अक्ष प्रणाली से जुड़ा हुआ है और X, Y और Z अक्षों के साथ घूम सकता है। मशीन फिर पिघली हुई सामग्री को पतले स्टैंड में निकालती है, जो पूर्व निर्धारित डिज़ाइन में परत दर परत जमा होती है। अंततः, सामग्री ठंडी होकर ठोस हो जाती है। 

किसी प्रोजेक्ट को पूरा करने में कई बार काम करना पड़ता है। बिल्ड प्लेटफॉर्म नीचे आता है और प्रिंटर पिछली परत को पूरा करने के बाद अगली परत पर काम करना शुरू कर देता है। कुछ मशीनों में, एक्सट्रूज़न हेड तब तक ऊपर-नीचे चलता रहता है जब तक कि काम पूरा नहीं हो जाता।

एफडीएम 3डी प्रिंटिंग की विशेषताएं क्या हैं?

हालाँकि एफडीएम 3डी प्रिंटर ब्रांड और मॉडल के आधार पर भागों की गुणवत्ता और उनके एक्सट्रूज़न सिस्टम के मामले में भिन्नता होने के बावजूद, कुछ विशेषताएं प्रत्येक एफडीएम प्रिंटर में समान होती हैं। 

1. गति और तापमान का निर्माण करें

लगभग सभी FDM सिस्टम उपयोगकर्ताओं को आवश्यकतानुसार तापमान, बिल्ड स्पीड, कूलिंग फैन स्पीड और लेयर की ऊंचाई बदलने की अनुमति देते हैं। ये आमतौर पर प्रिंटिंग सेवा प्रदाता द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और सामग्री के आधार पर भिन्न होते हैं।

2. वॉल्यूम बनाएं

बिल्ड वॉल्यूम से तात्पर्य उस हिस्से के आकार से है जिसे प्रिंटर बना सकता है। एक DIY 3D प्रिंटर में आमतौर पर 200 x 200 मिमी का बिल्ड वॉल्यूम होता है, जबकि एक औद्योगिक मशीन में 1000 x 1000 x 1000 मिमी का बिल्ड वॉल्यूम हो सकता है। उपयोगकर्ताओं को खरीदारी करने से पहले प्रिंटर के बिल्ड वॉल्यूम और उनके प्रस्तावित डिज़ाइन पर विचार करना चाहिए। हालाँकि, बड़े मॉडल को छोटे टुकड़ों में भी प्रिंट किया जा सकता है। 

3. परत आसंजन

एफडीएम प्रिंटिंग में, किसी भाग की जमा परतों के बीच सख्त आसंजन आवश्यक है। पहले से प्रिंट की गई परत पिघले हुए थर्मोप्लास्टिक के साथ जुड़ी होती है जिसे प्रिंटर नोजल के माध्यम से बाहर निकालता है। यह परत उच्च दबाव और तापमान के तहत फिर से पिघलती है, जिससे यह पिछली परत के साथ बंध जाती है।

इसके अतिरिक्त, पिघली हुई सामग्री का आकार अंडाकार में बदल जाता है क्योंकि यह पहले से मुद्रित परत के खिलाफ दबाता है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस परत की ऊंचाई का उपयोग किया जाता है, एफडीएम भागों में हमेशा एक लहरदार सतह होती है, और धागे या छोटे छेद जैसी छोटी विशेषताओं को पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता हो सकती है।

4. परत की ऊंचाई

एफडीएम मशीन में, परत की ऊंचाई 0.02 मिमी और 0.4 मिमी के बीच हो सकती है। चिकने हिस्से बनाए जाते हैं, और घुमावदार ज्यामितीय आकृतियों को कम परत की ऊंचाई के साथ सटीक रूप से कैप्चर किया जाता है। दूसरी ओर, उच्च परत ऊंचाई वाले भागों को प्रिंट करना तेज़ और कम खर्चीला होता है। 0.2 मिमी की परत की ऊंचाई आमतौर पर समय, लागत और गुणवत्ता के बीच एक अच्छा संतुलन है।

5. इनफिल और शैल मोटाई

FDM प्रिंटर आमतौर पर प्रिंट समय और अपशिष्ट पदार्थों को कम करने के लिए ठोस भागों का उत्पादन नहीं करते हैं। इसके बजाय, प्रिंटर आंतरिक, कम घनत्व वाली संरचना के साथ आंतरिक भाग को भरने से पहले शेल की बाहरी परिधि को कई बार ट्रेस करता है, जिसे इनफिल के रूप में जाना जाता है।

मुद्रित भागों की मजबूती इनफिल और शेल की मोटाई से निर्धारित होती है। अधिकांश डेस्कटॉप FDM प्रिंटर में डिफ़ॉल्ट इनफिल घनत्व 20% और शेल की मोटाई 1 मिमी होती है। इससे त्वरित प्रिंट के लिए ताकत और गति का एकदम सही संतुलन बनता है।

6. वारपिंग

वॉर्पिंग सबसे प्रचलित FDM दोषों में से एक है- जब एक्सट्रूडेड सामग्री जम जाती है, तो इसका आकार सिकुड़ जाता है। इसके अलावा, मुद्रित भाग के विभिन्न खंड अलग-अलग दरों पर ठंडे होते हैं, और उनके आयाम भी अलग-अलग गति से बदलते हैं। इस विभेदक शीतलन द्वारा लाए गए आंतरिक तनाव निर्माण के कारण, अंतर्निहित परत ऊपर की ओर बढ़ती है और वॉर्प करती है।

हालाँकि, विरूपण को रोकने के लिए कई तरीके हैं। एक तरीका सिस्टम के तापमान, विशेष रूप से बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म और चैम्बर पर बारीकी से नज़र रखना है। दूसरा कदम बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म और भाग के बीच आसंजन को बेहतर बनाना है।

एफडीएम 3डी प्रिंटिंग विधि के लाभ और नुकसान

फायदे

प्रदर्शन

• रेज़िन 3डी प्रिंटर जैसी अन्य विधियों के विपरीत, एफडीएम प्रिंटर इसे आसानी से किसी भी आकार में बदला जा सकता है, एकमात्र प्रतिबंध प्रत्येक गैन्ट्री की गति है। 
• मुद्रण सामग्री के संबंध में एफडीएम फिलामेंट सस्ती हैं, विशेष रूप से अन्य विधियों जैसे एसएलएस और रेज़िन मुद्रण के लिए आवश्यक सामग्रियों की तुलना में।
• अपने प्रतिद्वंद्वियों की तुलना में, FDM प्रिंटर ज़्यादा लचीले हैं। केवल कुछ सुधारों और संशोधनों के साथ, वे थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला को प्रिंट कर सकते हैं, जो अन्य तरीकों से संभव नहीं है जहाँ सामग्री राल या एक महीन पाउडर होनी चाहिए।

प्रिंट की गुणवत्ता

• FDM प्रिंटर लचीला है और अलग-अलग FDM सामग्रियों को समायोजित कर सकता है। यह केवल फिलामेंट के प्रकार को बदलकर अलग-अलग गुणों और दिखावट वाले भागों का निर्माण कर सकता है।
• प्रिंट की गुणवत्ता का तात्पर्य केवल दिखावट से ही नहीं बल्कि इसके यांत्रिक प्रदर्शन से भी है। नाजुक रेज़िन 3D प्रिंट की तुलना में, FDM ठोस और टिकाऊ भागों का उत्पादन करता है।
• एफडीएम प्रिंटर बहुमुखी हैं, क्योंकि गति और निपुणता के लिए प्रिंट गुणवत्ता की बलि दी जा सकती है, जिससे वे सौंदर्यपरक रूप से आकर्षक और कार्यात्मक दोनों प्रकार के भागों के निर्माण के लिए एक आदर्श उपकरण बन जाते हैं।

नुकसान

• एफडीएम 3डी मुद्रण छोटे आकार के भागों के उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त है, लेकिन तैयार उत्पादों की सतह खुरदरी होने की संभावना होती है और चिकनी फिनिश के लिए पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है।
• चूंकि एफडीएम प्रिंटर फिलामेंट को परत दर परत रखते हैं, इसलिए उनके टूटने की संभावना रहती है, जिसके कारण प्रिंट अनिसोट्रोपिक हो जाते हैं।
• एफडीएम मुद्रण के लिए सहायक संरचनाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिससे लागत बढ़ सकती है।

एफडीएम 3डी प्रिंटिंग के अनुप्रयोग

वास्तुकला मॉडलिंग: 3D प्रिंटर का इस्तेमाल आर्किटेक्चरल मॉडल बनाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है क्योंकि वे पारंपरिक तरीकों की तुलना में तेज़ और अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं। फिलामेंट के एक रोल से तीन से चार मॉडल बनाए जा सकते हैं, जिससे लागत बचती है। 

मोटर वाहन निर्माण: 3D प्रिंटिंग का इस्तेमाल आमतौर पर कार की आंतरिक संरचना को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। उपयोगकर्ता 3D सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके ऑटोमोबाइल निर्माण के लिए सटीक माप बना सकते हैं।

सर्जिकल मॉडल: FDM 3डी तकनीक ने डॉक्टरों को सर्जरी की बेहतर योजना बनाने में सक्षम बनाया है, क्योंकि इससे उन्हें मरीज की प्रतिकृति के रूप में अंग उपलब्ध हो जाते हैं। उनकी संरचना सटीक होती है, उन्हें ठोस या खोखला बनाया जा सकता है और उन्हें कुछ घंटों में प्रिंट किया जा सकता है।