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Modellazione a deposizione fusa (FDM), nota anche come fabbricazione di filamenti fusi (FFF), è attualmente una delle tecnologie di stampa 3D più popolari e utilizzate. È elogiato per il suo costo relativamente economico, la facilità d'uso e la compatibilità con un'ampia gamma di materiali. Quindi, come funziona la stampa 3D FDM? Questo articolo ha lo scopo di rispondere alle tue varie domande.LS ti condurrà ad approfondire il meccanismo di funzionamento di base della modellazione a deposizione fusa, dalla fase di preparazione del materiale alla deposizione strato per strato fino alla produzione del prodotto finale, mostrando ai lettori una prospettiva tecnica chiara ed esaustiva. Inoltre, approfondiremo anche i punti di forza e di debolezza della tecnologia FDM, nonché la sua applicazione pratica in vari settori, con l'obiettivo di dimostrare come questa tecnologia possa continuare a promuovere l'innovazione e il progresso nell'industria manifatturiera.

Come funziona la modellazione a deposizione fusa (FDM)?

Leprincipio di funzionamento della modellazione a deposizione fusa (FDM)La tecnologia di stampa 3D è relativamente semplice ed efficiente. Di seguito è riportato il suo processo di lavoro dettagliato:

1. Preparazione preliminare:

• Innanzitutto, hai bisogno di unModello stampato in 3Ddell'oggetto di destinazione. Prima di realizzarli, questi modelli devono essere divisi e cuciti insieme, quindi il colore o la trama appropriati e altre informazioni devono essere selezionate come effetto di rendering in base alle esigenze delle diverse scene. Il modello può essere progettato internamente con l'aiuto di unStrumento di modellazione 3Do da dati esistenti disponibili su Internet.
• Nella fase successiva, utilizzeremo il software di slicing per convertire il modello 3D in una serie di istruzioni che la stampante 3D può riconoscere. Nella fase di slicing, il modello viene diviso orizzontalmente in strati sottili e viene generato un file G-code contenente dati dettagliati come il percorso di stampa e la velocità di estrusione.
• Nelselezione dei materiali delle stampanti FDM (stampaggio a deposizione fusa), i materiali di stampa comuni sono PLA, ABS, PETG e altri filamenti termoplastici. Nella produzione effettiva, gli utenti possono scegliere diversi tipi di plastica come materiali di stampa in base alle loro esigenze. La scelta del materiale si basa sull'ambiente di applicazione in cui si trova il prodotto finale e sulle proprietà fisiche richieste.

2. Informazioni sui passaggi per la stampa:

• LeEsigenze della stampanteper riscaldare la piattaforma di stampa e l'ugello di estrusione a una temperatura predeterminata. Quando la temperatura viene raggiunta, la piattaforma viene riscaldata per mantenerla a quella temperatura per un certo periodo di tempo. Il riscaldamento della piattaforma aiuta ad evitare la deformazione del modello, mentre il riscaldamento dell'ugello assicura che il filo si sciolga senza intoppi.
• Durante l'estrusione e la deposizione del materiale, il sistema di alimentazione del filo alimenta il filo in un estrusore riscaldato, che viene poi fuso ed estruso all'interno dell'ugello. La dimensione dell'ugello viene regolata controllando la rotazione e lo spostamento dell'ugello dal motore passo-passo, in modo che il materiale fuso venga spruzzato uniformemente sulla superficie dello stampo.Seguendo le istruzioni del codice G,la testina di stampa si muove con precisione sugli assi X e Y in modo che il materiale fuso si depositi strato dopo strato sulla piattaforma, formando così il primo strato dell'oggetto.
• Dopo che il primo strato è stato depositato, la piattaforma di stampa abbassa l'altezza di uno strato e la testina di stampa continua a depositare lo strato successivo di materiale. In questo processo, ogni strato può essere riscaldato e raffreddato. Ogni strato è strettamente miscelato insieme performare un'entità 3D completa.
• Durante il processo di raffreddamento e solidificazione, il materiale fuso si raffredderà e si solidificherà rapidamente nell'aria per mantenere la sua forma e struttura stampata.

3.Work su di esso più avanti nel progetto:

1. Per i modelli con sporgenze, potrebbe essere necessario incorporare strutture di supporto per la rimozione durante ilprocesso di stampa.
2. Dopo la stampa, è importante rimuovere con cura queste strutture di supporto per evitare di influire negativamente sull'aspetto del modello. Dopo la stampa, la superficie dell'oggetto può apparire delaminata o ruvida. Possiamo usarelevigatura, lucidatura o trattamento chimicotecniche per ottimizzare la qualità della superficie per migliorarne l'estetica complessiva.

Quali sono i vantaggi della stampa FDM?

La stampa FDM (Fused Deposition Modeling) offre i seguenti vantaggi:

1. Basso costo

La tecnologia FDM non utilizza laser, quindi i costi di funzionamento e manutenzione delle apparecchiature sono bassi e il suoMateriali di stampaggiosono per lo più industrialitecnopolimeri come ABS e PC, che hanno anche costi contenuti. Pertanto, la maggior parte delle stampanti 3D desktop utilizza attualmente la tecnologia FDM.

2. È disponibile un'ampia gamma di materiali di stampaggio.

Attraverso l'analisi di cui sopra, sappiamo chemateriali termoplastici come ABS, PLA, PC e PPpossono essere utilizzati come materiali di stampaggio per il percorso FDM. Si tratta di tecnopolimeri comuni, facili da ottenere e a basso costo.

3. L'inquinamento ambientale è minore.

L'intero processo prevede solo la fusione e la solidificazione di materiali termoplastici, e viene effettuato in modo relativamente chiusoSala stampa 3D. Non comporta alte temperature o alta pressione e non vi è emissione di sostanze tossiche e nocive. Pertanto, è altamente ecologico.

4. Le attrezzature e i materiali sono di dimensioni inferiori.

Le stampanti 3D che utilizzano il percorso FDM sono di dimensioni più piccole e i materiali di consumo sono filamenti arrotolati, facili da trasportare e adatti per uffici, case e altri ambienti.

5. Alto tasso di utilizzo delle materie prime.

Materiali di stampaggio e materiali di supportoche non vengono utilizzati o scartati durante l'uso possono essere riciclati, lavorati e riutilizzati, il che può migliorare efficacemente l'efficienza di utilizzo delle materie prime.

6. La post-elaborazione è relativamente semplice.

La maggior parte dei materiali di supporto attualmente utilizzati sono materiali solubili in acqua, che sono relativamente semplici da staccare. La post-elaborazione da parte di altri percorsi tecnici richiede spesso l'essiccazione e altre apparecchiature ausiliarie, ma l'FDM non lo richiede.

Quali sono i limiti dell'FDM?

Come tecnologia di stampa 3D comune, la tecnologia FDM (produzione a deposizione fusa) presenta i vantaggi di un'elevata velocità di produzione, un basso costo e un funzionamento semplice, ma presenta anche alcune limitazioni. Di seguito sono riportati i principalilimitazioni della tecnologia FDM:

1. Il tempo di stampaggio è più lungo.

Poiché il movimento dell'ugello è un movimento meccanico, la velocità durante il processo di stampaggio è limitata, quindi il tempo di stampaggio richiede generalmente molto tempo e non è adatto per la produzione di parti di grandi dimensioni.

2. È richiesto materiale di supporto.

I materiali di supporto devono essere aggiunti durante il processo di stampaggio e devono essere staccati dopo la stampa. Per alcuni componenti complessi, ci sono alcune difficoltà nel staccarsi.

Inoltre, con il progresso della tecnologia, alcuniProduttori di stampa 3Dhanno lanciato modelli che non richiedono materiali di supporto e questa carenza viene gradualmente superata.

Quali materiali vengono utilizzati nella stampa FDM?

La stampa FDM (Fused Deposition Manufacturing) utilizza principalmente i seguenti materiali:

• ABS (copolimero acrilonitrile-butadiene-stirene):Ha una buona resistenza e resistenza all'abrasione ed è adatto per la stampa di parti che richiedono elevata resistenza e durata. Grazie alla sua elevata temperatura di transizione vetrosa, le parti stampate daL'ABS ha una buona resistenza alle alte temperature. Viene spesso utilizzato in parti di automobili, alloggiamenti di elettrodomestici e altri campi.
• PLA (acido polilattico):Realizzato con amido di mais rinnovabile con buona biodegradabilità. Le parti stampate da PLA hanno una superficie liscia, adatta per la stampa di modelli, opere d'arte e altri prodotti che devono avere un bell'aspetto. Tuttavia, rispetto all'ABS, il PLA ha una resistenza e una resistenza agli urti inferiori e può deformarsi in ambienti ad alta temperatura.
• PETG (poliestere):Ha una buona trasparenza e resistenza chimica, nonché un'elevata resistenza e tenacità. È adatto per la stampa di parti funzionali che richiedono elevata resistenza e durata, come parti meccaniche, stampi, ecc.
• TPU (poliuretano termoplastico):Un elastomero con un'eccellente elasticità e flessibilità. Le parti stampate da TPU hanno una buona resistenza all'usura e allo strappo, adatta per la stampa di parti che richiedono elevata elasticità e durata, come guarnizioni, prodotti in gomma, ecc.
• PC (Policarbonato):Ha le caratteristiche di resistenza agli urti, elevata tenacità, elevata resistenza al calore e resistenza alla corrosione chimica. È ampiamente utilizzato nell'industria delle costruzioni, nell'industria automobilistica, nelle apparecchiature mediche, nell'aerospaziale, negli apparecchi elettronici e in altri campi.
• PP (polipropilene) e materiali in polipropilene simulato:È atossico, inodore e la sua forza, rigidità, durezza e resistenza al calore sono superiori a quelle del polietilene e può essere utilizzato a circa 100 °C. Il materiale in polipropilene simulato simula i vantaggi del polipropilene in termini di resistenza e resistenza al calore e allo stesso tempo compensa le carenze del polipropilene in termini di tenacità e fragilità alle basse temperature.
• Gomma sintetica:Ha elevata elasticità, isolamento, tenuta all'aria, resistenza all'olio, resistenza alle alte o basse temperature, ecc. È adatto per la stampa di elettronica di consumo, apparecchiature mediche, prodotti per l'igiene, pneumatici per auto e isolamento.
• PPSF (Polifenilsulfone):Nuovi tecnopolimeri, adatti per ambienti di lavoro ad alta temperatura. Può resistere a grandi impatti pur rimanendo esposto all'umidità e alle alte temperature, il che lo rende adatto per materiali con elevata resistenza agli urti, fessurazione da stress e resistenza chimica.
• PEI (polieterimmide):Ha perfette proprietà termiche, meccaniche e chimiche, elevata resistenza, elevata resistenza all'usura e stabilità dimensionale alle alte temperature. Ideale per applicazioni aerospaziali, automobilistiche e militari.

Come si confronta l'FDM con altri metodi di stampa 3D?

FDM (Fused Deposition Manufacturing) ha i suoi vantaggi e limiti unici rispetto ad altri metodi di stampa 3D. Ecco un confronto tra FDM eSLA (Stereolitografia), SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva)e MJF (Multi Jet Fusion):

Metodo di stampa 3D	FDM (produzione di deposizioni fuse)	SLA (Stereolitografia)	SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva)	MJF (Fusione Multi-Jet)
Principio tecnico	Gli ugelli riscaldati fondono il materiale termoplastico e lo estrudono strato per strato	Un raggio laser ultravioletto irradia una resina fotosensibile liquida per polimerizzarla	Il laser sinterizza il materiale in polvere strato per strato per formare un solido	La tecnologia a getto di fusione a letto di polvere è costruita strato dopo strato
Precisione di stampa	Medio, lo spessore dello strato è solitamente compreso tra 0,1 mm e 0,4 mm	Altezza, lo spessore dello strato può essere fino a 0,025 mm	Moderata, lo spessore dello strato è generalmente compreso tra 0,1 mm e 0,2 mm	Alto, dettagli eccellenti
Superficie	Ci sono strisce e un effetto scala	Morbido e delicato, con ottimi dettagli	Dipende dalla dimensione delle particelle di polvere e dal processo di sinterizzazione	Elegante e dettagliato
Velocità di stampa	Medio, adatto per produzioni su piccola e media scala	Veloce, soprattutto per i modelli piccoli	Sinterizzazione e raffreddamento laser relativamente lenti	Di solito più veloce di FDM
Costi dei materiali	Basso, ricco di materiali	Le resine speciali più alte sono costose	Da medio ad alto, a seconda del tipo di polvere	Può essere ridotto a causa dell'utilizzo del materiale
Costi dell'attrezzatura	Più basso, facile da diffondere	Superiore	Medio-alto	Probabilmente superiore ai dispositivi FDM
Adattabilità dei materiali	Filamento termoplastico	Resina fotosensibile	Materiali in polvere (nylon, metallo, ecc.)	Materiale in polvere
Forza e prestazioni	Moderato, a seconda del materiale	Dipende dal tipo di resina	Solitamente più alto e adatto per parti ad alta resistenza	Generalmente buono con eccellenti proprietà meccaniche
Campi di applicazione	Istruzione, Prototipazione rapida, Produzione	Modellismo di alta precisione (gioielleria, medicale)	Produzione di parti strutturali complesse ad alta resistenza	Alta precisione, produzione rapida e buone proprietà meccaniche per l'applicazione

Sommario

Essendo una tecnologia di stampa 3D ampiamente utilizzata, la modellazione a deposizione fusa (FDM) ha mostrato una forte applicazionepotenziale e valore in molti campi come la progettazione del prodotto, la prototipazione e l'istruzione. Comprendendo come funziona, i suoi elementi chiave e come ottimizzarlo, possiamo sfruttare meglio questa tecnologia per soddisfare le diverse esigenze applicative. Allo stesso tempo, è necessario riconoscere anche illimitazioni della tecnologia FDMe considerarli e risolverli in applicazioni pratiche.

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Domande frequenti

1. Qual è il processo di modellazione della deposizione fusa?

Il processo di modellazione a deposizione fusa (FDM) consiste nell'alimentare materiali termoplastici (come ABS, PLA, ecc.) nella stampante 3D sotto forma di filamenti. I filamenti vengono fusi in un ugello riscaldato e depositati strato per strato sulla piattaforma di costruzione in base ai dati del modello 3D preimpostati. Dopo che ogni strato è stato depositato, il materiale si raffredda rapidamente e si solidifica per formare una parte solida. Mentre la piattaforma di stampa scende strato dopo strato (o l'ugello sale strato dopo strato), l'intero processo si ripete fino a quando l'intero oggetto non è completamente stampato.

2.A cosa serve la modellazione a deposizione fusa?

La tecnologia FDM è ampiamente utilizzata in molti campi grazie al suo basso costo, alla facilità d'uso e alla facile disponibilità dei materiali. Viene utilizzato principalmente per la prototipazione per aiutare progettisti e ingegneri a verificare rapidamente la fattibilità e la funzionalità dei progetti di prodotto. Inoltre, l'FDM viene utilizzato anche nella produzione e nella produzione di parti personalizzate, come ricambi auto, componenti aerospaziali, apparecchiature mediche, ecc. Poiché può essere personalizzato in base alle esigenze, è anche ampiamente utilizzato nei campi della creazione artistica e dell'istruzione.

3. Come funziona l'FDM?

Il principio di funzionamento dell'FDM si basa sulla fusione e sulla deposizione strato per strato di materiali termoplastici. Durante il processo di stampa, un ugello riscaldato fonde il filamento termoplastico ed estrude il filamento fuso attraverso un percorso controllato da computer sulla piattaforma di stampa. I filamenti si raffreddano e si solidificano rapidamente al contatto con la piattaforma, formando uno strato dell'oggetto. Man mano che l'ugello si muove e la piattaforma scende strato dopo strato (o l'ugello sale strato dopo strato), questo processo si ripete fino a quando l'intero oggetto non è completamente stampato.

4. Perché FDM è attualmente la tecnologia di stampa 3D più popolare?

FDM è attualmente la tecnologia di stampa 3D più popolare, principalmente perché combina basso costo, facilità d'uso, diversità dei materiali e un'ampia gamma di applicazioni, rendendo facile per i singoli utenti, le piccole e medie imprese e le istituzioni educative adottare e trarre vantaggio da questa tecnologia.

Risorsa

1. Fabbricazione di filamenti fusi

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