Uchapishaji wa FDM 3D: Kila Kitu Unachohitaji Kujua

Je, ungependa kujifunza kuhusu misingi ya uchapishaji wa FDM 3D? Makala haya yanachunguza kanuni za msingi za teknolojia ya FDM na kueleza ni kwa nini ni chaguo linalofaa na la gharama nafuu kwa utayarishaji wa haraka wa protoksi. Endelea kusoma ili kupata maarifa kuhusu teknolojia ya hivi punde ya uchapishaji yenye mwelekeo-3 ili kufanya uamuzi sahihi unapoangalia chaguo za uchapishaji za 3D.

Orodha ya Yaliyomo
Soko la uchapishaji la FDM 3D linalokua
Uelewa wa kina wa teknolojia ya uchapishaji ya FDM 3D
Faida na hasara za njia ya uchapishaji ya FDM 3D
Maombi ya uchapishaji wa FDM 3D

Soko la uchapishaji la FDM 3D linalokua

Soko la kimataifa la uchapishaji la 3D lilikuwa na thamani ya US $13.84 bilioni mwaka wa 2021 na inakadiriwa kukua kwa kiwango cha ukuaji wa kila mwaka (CAGR) cha 20.8% kati ya 2020 na 2030. Soko limekua kutokana na uwekezaji mkubwa katika R&D katika uchapishaji wa 3D na kuongezeka kwa mahitaji ya utumaji wa prototyping katika tasnia ya magari, huduma za afya na ulinzi.

Uchapishaji wa FDM 3D umeongezeka kwa umaarufu katika miaka ya hivi karibuni kutokana na utendaji wake wa juu kwa gharama ya chini, na kuokoa biashara hadi 50% kwenye mchakato wao wa zana. Faida zingine ni pamoja na uchapaji wa haraka, uchapishaji unaohitajika, kubadilika kwa muundo, upotezaji mdogo, na kadhalika.

Endelea kusoma ili kujifunza kuhusu misingi ya FDM Teknolojia ya 3D, sifa zake, na faida zake juu ya njia zingine za uchapishaji.

Uelewa wa kina wa teknolojia ya uchapishaji ya FDM 3D

Teknolojia ya FDM ni nini kwa uchapishaji wa 3D?

Muundo wa utuaji uliounganishwa (FDM) ni mbinu ya uundaji nyongeza ambayo inahusisha kutoa nyenzo kupitia pua na kuunganisha ili kutoa vitu vya pande tatu. Ikilinganishwa na uchapishaji wa saruji na wa chakula wa 3D, mchakato wa kawaida wa FDM hutofautiana na mbinu nyingine za extrusion ya nyenzo. Inatumia thermoplastiki kama nyenzo za malisho, kwa kawaida katika mfumo wa nyuzi au pellets.

Kwa kawaida, FDM 3D printer huyeyusha nyenzo kwa kusukuma filamenti inayotokana na polima kupitia pua yenye joto; vifaa basi huwekwa kwenye jukwaa la ujenzi katika tabaka za 2D. Tabaka hizi hatimaye huungana kuunda sehemu za 3D.

Kwa ujumla, printa ya FDM ndiyo njia ya haraka zaidi ya uchapishaji wa 3D na inapatikana na ina ufanisi. Printa hizi hutawala soko la uchapishaji la 3D kwa sababu ni rahisi kutumia kuliko vichapishi vya resin 3D na ni ghali kuliko vichapishi vinavyotokana na poda kama vile SLS. 

Teknolojia ya FDM ilianzishwa lini?

Ingawa FDM ndiyo mbinu inayotumika zaidi ya uchapishaji wa 3D kwa sasa, haikuwa mbinu ya kwanza ya 3D kuundwa. Miaka michache baada ya hataza za stereolithography (SLA) na selective laser sintering (SLS) kuwasilishwa, Scott Crump aliwasilisha hataza ya kwanza ya FDM mnamo 1989.

Teknolojia ya FDM ilikuwa maarufu tu miongoni mwa watumiaji wasio wa kibiashara, kama vile wasomi katika Chuo Kikuu cha Bath, ambao walikuwa na nia ya kuunda vifaa vya kujinakili. Hata hivyo, hataza ya FDM iliisha mwaka wa 2009, na watu binafsi walioanzisha teknolojia hii walianzisha MakerBot Industries ili kufanya biashara ya 3D. Printers.

Uchapishaji wa FDM 3D hufanyaje kazi?

An FDM Printa ya 3D huunda vitu kwa kuweka nyenzo za filamenti zilizoyeyuka juu ya safu ya jukwaa la ujenzi kwa safu hadi upate sehemu kamili. Wanatumia faili za muundo wa dijiti zilizopakiwa kwenye mashine ili kupata vipimo halisi. Printa hizi hutumia polima kama vile PLA, ABS, PEI na PETG, ambazo huhamishwa kama nyuzi kupitia pua yenye joto.

Kijisehemu cha filamenti ya thermoplastic hupakiwa kwenye kichapishi ili kuanzisha kichapishi. Mara tu pua inapofikia joto linalohitajika, filament hupita kupitia kichwa cha extrusion na pua. 

Kichwa hiki cha extrusion kimeunganishwa na mfumo wa mhimili-tatu na kinaweza kusonga kando ya shoka X, Y, na Z. Kisha mashine hutoa nyenzo iliyoyeyuka katika visima vyembamba, vilivyowekwa safu kwa safu katika muundo ulioamuliwa mapema. Hatimaye, nyenzo hupoa na kuimarisha. 

Inachukua kupita kadhaa kumaliza mradi. Jukwaa la ujenzi linashuka, na printa huanza kufanya kazi kwenye safu inayofuata baada ya kumaliza safu iliyotangulia. Katika baadhi ya mashine, kichwa cha extrusion kinasonga juu na chini hadi kipande kimekamilika.

Je, ni vipengele vipi vya uchapishaji wa FDM 3D?

Ingawa FDM 3D Printers hutofautiana kulingana na ubora wa sehemu na mifumo yao ya upanuzi kulingana na chapa na muundo, sifa chache zinalingana katika kila kichapishaji cha FDM. 

1. Jenga kasi na joto

Takriban mifumo yote ya FDM huruhusu watumiaji kubadilisha halijoto, kuongeza kasi, kasi ya feni na urefu wa tabaka inavyohitajika. Hizi kwa kawaida huamuliwa na mtoa huduma wa uchapishaji na hutofautiana kulingana na nyenzo.

2. Jenga kiasi

Sauti ya muundo inarejelea saizi ya sehemu ambayo printa inaweza kuunda. Printa ya DIY 3D kawaida huwa na ujazo wa 200 x 200 mm, wakati mashine ya viwandani inaweza kuwa na ujazo wa 1000 x 1000 x 1000 mm. Watumiaji lazima wazingatie kiasi cha muundo wa kichapishi na muundo wake unaopendekezwa kabla ya kufanya ununuzi. Mifano kubwa inaweza, hata hivyo, pia kuchapishwa katika vipande vidogo. 

3. Kushikamana kwa safu

Katika uchapishaji wa FDM, kushikamana sana kati ya tabaka zilizowekwa za sehemu ni muhimu. Safu iliyochapishwa hapo awali imeunganishwa na thermoplastic iliyoyeyuka ambayo printa hutoka kupitia pua. Safu hii inarudi chini ya shinikizo la juu na joto, ikiruhusu kushikamana na safu ya awali.

Zaidi ya hayo, umbo la nyenzo ya kuyeyushwa hubadilika kuwa mviringo inapobonyea dhidi ya safu iliyochapishwa hapo awali. Haijalishi ni urefu wa safu gani unaotumika, sehemu za FDM huwa na uso wa mawimbi kila wakati, na vipengele vidogo kama nyuzi au mashimo madogo vinaweza kuhitaji kuchakatwa.

4. Urefu wa safu

Katika mashine ya FDM, urefu wa safu unaweza kuwa kati ya 0.02 mm na 0.4 mm. Sehemu laini hutolewa, na jiometri iliyopinda hunaswa kwa usahihi na urefu wa safu ya chini. Kwa upande mwingine, sehemu za uchapishaji na urefu wa safu ya juu ni ya haraka na ya gharama nafuu. Safu ya urefu wa 0.2 mm kwa kawaida ni uwiano mzuri kati ya muda, gharama na ubora.

5. Kujaza na unene wa ganda

Printa za FDM kwa kawaida hazitoi sehemu dhabiti ili kuharakisha muda wa uchapishaji na upotevu wa nyenzo. Badala yake, printa hufuatilia mzunguko wa nje wa ganda mara kadhaa kabla ya kujaza mambo ya ndani, yanayojulikana kama ujazo, na muundo wa ndani, wa chini-wiani.

Nguvu ya sehemu zilizochapishwa imedhamiriwa na uingizaji na unene wa shell. Printa nyingi za kompyuta za mezani za FDM zina msongamano chaguo-msingi wa 20% na unene wa ganda wa 1 mm. Hii husababisha usawa kamili wa nguvu na kasi ya kuchapishwa kwa haraka.

6. Vita

Warping ni mojawapo ya kasoro zilizoenea zaidi za FDM- wakati nyenzo zilizotolewa zinaganda, hupungua kwa ukubwa. Zaidi ya hayo, sehemu tofauti za sehemu iliyochapishwa hupoa kwa viwango tofauti, na vipimo vyake pia hubadilika kwa kasi tofauti. Kwa sababu ya mkusanyiko wa mkazo wa ndani unaoletwa na ubaridi huu wa tofauti, safu ya chini husogea juu na kupinda.

Walakini, kuna njia kadhaa za kuzuia ulevi. Njia moja ni kufuatilia kwa karibu halijoto ya mfumo, hasa jukwaa la ujenzi na chumba. Hatua ya pili ni kuboresha kujitoa kati ya jukwaa la kujenga na sehemu.

Faida na hasara za njia ya uchapishaji ya FDM 3D

faida

Utendaji

• Tofauti na njia zingine kama vichapishi vya resin 3D, FDM Printers inaweza kuongezwa kwa urahisi kwa saizi yoyote, na kizuizi pekee kikiwa ni harakati za kila gantry. 
• Kuhusu nyenzo za uchapishaji, nyuzi za FDM ni nafuu, hasa ikilinganishwa na nyenzo zinazohitajika kwa mbinu nyingine, kama vile SLS na uchapishaji wa resin.
• Ikilinganishwa na wapinzani wao, vichapishaji vya FDM ni rahisi zaidi. Kwa uboreshaji na marekebisho machache tu, wanaweza kuchapisha vifaa mbalimbali vya thermoplastic, ambayo haiwezekani kwa njia nyingine ambapo nyenzo lazima iwe resin au poda nzuri.

Ubora wa kuchapisha

• Printa ya FDM inaweza kunyumbulika na inaweza kuchukua nyenzo tofauti za FDM. Inaweza kuunda sehemu zenye sifa na mwonekano tofauti kwa kubadilisha aina ya filamenti.
• Ubora wa uchapishaji haurejelei tu kuonekana bali pia utendaji wake wa mitambo. Ikilinganishwa na chapa za 3D za resin dhaifu, FDM hutoa sehemu ngumu na za kudumu.
• Printa za FDM pia ni nyingi kwa kuwa ubora wa uchapishaji unaweza kutolewa kwa kasi na ustadi, na kuzifanya kuwa zana bora ya kuunda sehemu za kupendeza na za kufanya kazi.

Hasara

• Uchapishaji wa FDM 3D unafaa zaidi kwa utengenezaji wa sehemu za ukubwa mdogo, lakini bidhaa zilizokamilishwa zinaweza kuwa na nyuso mbaya na zinahitaji usindikaji wa baada ya usindikaji ili kumaliza laini.
• Kwa sababu vichapishaji vya FDM huweka safu ya filamenti kwa safu, zinaweza kuvunjika, na kusababisha chapa kuwa anisotropic.
• Uchapishaji wa FDM unahitaji matumizi ya miundo ya usaidizi, ambayo inaweza kuongeza gharama.

Maombi ya uchapishaji wa FDM 3D

Modeling ya usanifu: Printa za 3D hutumiwa sana kuunda miundo ya usanifu kwa sababu ni ya haraka na ya bei nafuu zaidi kuliko mbinu za kawaida. Roll moja ya filament inaweza kuzalisha mifano tatu hadi nne, kuokoa gharama. 

Uuzaji wa magari: Uchapishaji wa 3D hutumiwa kwa kawaida kubuni muundo wa ndani wa gari. Watumiaji wanaweza kuunda vipimo sahihi vya utengenezaji wa magari kwa kutumia programu ya 3D.

Mifano ya upasuaji: FDM Teknolojia ya 3D imewawezesha madaktari kupanga vizuri zaidi upasuaji kwa kuwapa viungo ambavyo ni mfano wa mgonjwa. Wana muundo sahihi, wanaweza kufanywa imara au mashimo, na wanaweza kuchapishwa kwa saa.