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Modelagem de Deposição Fundida (FDM), também conhecida como Fabricação de Filamento Fundido (FFF), é atualmente uma das tecnologias de impressão 3D mais populares e amplamente utilizadas. É elogiado por seu custo relativamente econômico, facilidade de uso e compatibilidade com uma ampla gama de materiais. Então, como funciona a impressão 3D FDM? Este artigo tem como objetivo responder às suas várias perguntas.O LS levará você a se aprofundar no mecanismo básico de trabalho da modelagem de deposição fundida, desde a fase de preparação do material até a deposição camada por camada até a produção do produto final, mostrando aos leitores uma perspectiva técnica clara e abrangente. Além disso, também nos aprofundaremos nos pontos fortes e fracos da tecnologia FDM, bem como sua aplicação prática em vários setores, com o objetivo de demonstrar como essa tecnologia pode continuar a promover a inovação e o progresso na indústria de manufatura.

Como funciona a modelagem de deposição fundida (FDM)?

Oprincípio de funcionamento da modelagem de deposição fundida (FDM)A tecnologia de impressão 3D é relativamente simples e eficiente. A seguir está seu processo de trabalho detalhado:

1. Preparação preliminar:

• Primeiro, você precisa de umModelo impresso em 3Ddo objeto de destino. Antes de fazê-los, esses modelos devem ser divididos e costurados e, em seguida, a cor ou textura apropriada e outras informações devem ser selecionadas como efeito de renderização de acordo com as necessidades de diferentes cenas. O modelo pode ser projetado internamente com a ajuda de umFerramenta de modelagem 3Dou de dados existentes disponíveis na Internet.
• Na próxima etapa, usaremos um software de fatiamento para converter o modelo 3D em um conjunto de instruções que a impressora 3D pode reconhecer. Na etapa de fatiamento, o modelo é dividido horizontalmente em camadas finas e um arquivo de código G contendo dados detalhados, como caminho de impressão e velocidade de extrusão, é gerado.
• Noseleção de materiais de impressoras FDM (moldagem por deposição fundida), os materiais de impressão comuns são PLA, ABS, PETG e outros filamentos termoplásticos. Na produção real, os usuários podem escolher diferentes tipos de plásticos como materiais de impressão de acordo com suas necessidades. A escolha do material é baseada no ambiente de aplicação em que o produto final está localizado e nas propriedades físicas necessárias.

2. Sobre as etapas de impressão:

• Onecessidades da impressorapara aquecer a plataforma de impressão e o bico de extrusão a uma temperatura predeterminada. Quando a temperatura é atingida, a plataforma é aquecida para mantê-la nessa temperatura por um determinado período de tempo. O aquecimento da plataforma ajuda a evitar o empenamento do modelo, enquanto o aquecimento do bico garante que o fio derreta suavemente.
• Durante a extrusão e deposição do material, o sistema de alimentação de arame alimenta o arame em uma extrusora aquecida, que é então derretida e extrudada dentro do bico. O tamanho do bico é ajustado controlando a rotação e o deslocamento do bico pelo motor de passo, de modo que o material fundido seja pulverizado uniformemente na superfície do molde.Seguindo as instruções do código G,o cabeçote de impressão se move precisamente nos eixos X e Y para que o material fundido se acomode camada por camada na plataforma, formando assim a primeira camada do objeto.
• Depois que a primeira camada é depositada, a plataforma de impressão reduz a altura de uma camada e o cabeçote de impressão continua a depositar a próxima camada de material. Nesse processo, cada camada pode ser reaquecida e resfriada. Cada camada é firmemente misturada paraformar uma entidade 3D completa.
• Durante o processo de resfriamento e solidificação, o material fundido esfriará e solidificará rapidamente no ar para manter sua forma e estrutura impressas.

3.Work sobre isso mais tarde no projeto:

1. Para modelos com saliências, pode ser necessário incorporar estruturas de suporte para remoção durante oprocesso de impressão.
2. Após a impressão, é importante remover cuidadosamente essas estruturas de suporte para evitar afetar adversamente a aparência do modelo. Após a impressão, a superfície do objeto pode parecer delaminada ou com textura áspera. Podemos usarlixamento, polimento ou tratamento químicotécnicas para otimizar a qualidade da superfície para melhorar sua estética geral.

Quais são as vantagens da impressão FDM?

A impressão FDM (Fused Deposition Modeling) oferece as seguintes vantagens:

1. Baixo custo

A tecnologia FDM não utiliza lasers, pelo que os custos de operação e manutenção do equipamento são baixos, e a suamateriais de moldagemsão principalmente industriaisplásticos de engenharia, como ABS e PC, que também têm baixos custos. Portanto, a maioria das impressoras 3D de mesa atualmente usa a tecnologia FDM.

2. Uma ampla gama de materiais de moldagem está disponível.

Através da análise acima, sabemos quemateriais termoplásticos como ABS, PLA, PC e PPpodem ser usados como materiais de moldagem para o caminho FDM. Estes são plásticos de engenharia comuns, fáceis de obter e de baixo custo.

3. A poluição ambiental é menor.

Todo o processo envolve apenas a fusão e solidificação de materiais termoplásticos, e é realizado em um ambiente relativamente fechadoSala de impressão 3D. Não envolve alta temperatura ou alta pressão, e não há emissão de substâncias tóxicas e nocivas. Portanto, é altamente ecológico.

4. Equipamentos e materiais são menores em tamanho.

As impressoras 3D que usam o caminho FDM são menores em tamanho e os consumíveis são filamentos laminados, fáceis de transportar e adequados para escritórios, residências e outros ambientes.

5. Alta taxa de utilização de matérias-primas.

Materiais de moldagem e materiais de suporteque não são usados ou descartados durante o uso podem ser reciclados, processados e reutilizados, o que pode efetivamente melhorar a eficiência de utilização das matérias-primas.

6. O pós-processamento é relativamente simples.

A maioria dos materiais de suporte usados atualmente são materiais solúveis em água, que são relativamente simples de descascar. O pós-processamento por outros caminhos técnicos geralmente requer cura e outros equipamentos auxiliares, mas o FDM não.

Quais são as limitações do FDM?

Como uma tecnologia de impressão 3D comum, a tecnologia FDM (fabricação por deposição fundida) tem as vantagens de velocidade de fabricação rápida, baixo custo e fácil operação, mas também tem algumas limitações. A seguir estão os principaislimitações da tecnologia FDM:

1. O tempo de moldagem é mais longo.

Como o movimento do bico é um movimento mecânico, a velocidade durante o processo de moldagem é limitada, portanto, o tempo de moldagem geralmente leva muito tempo e não é adequado para a fabricação de peças grandes.

2. Material de suporte é necessário.

Os materiais de suporte precisam ser adicionados durante o processo de moldagem e precisam ser retirados após a impressão. Para alguns componentes complexos, existem certas dificuldades em descascar.

Além disso, com o avanço da tecnologia, algunsFabricantes de impressão 3Dlançaram modelos que não requerem materiais de apoio, e essa deficiência está sendo superada gradualmente.

Quais materiais são usados na impressão FDM?

A impressão FDM (Fused Deposition Manufacturing) usa principalmente os seguintes materiais:

• ABS (copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno):Possui boa resistência e resistência à abrasão e é adequado para imprimir peças que exigem alta resistência e durabilidade. Devido à sua alta temperatura de transição vítrea, as peças impressas porO ABS tem boa resistência a altas temperaturas. É frequentemente usado em peças automotivas, caixas de eletrodomésticos e outros campos.
• PLA (ácido polilático):Feito de amido de milho renovável com boa biodegradabilidade. As peças impressas pelo PLA têm uma superfície lisa, adequada para imprimir modelos, obras de arte e outros produtos que precisam ficar bonitos. No entanto, em comparação com o ABS, o PLA tem menor resistência e resistência ao impacto e pode se deformar em ambientes de alta temperatura.
• PETG (Poliéster):Possui boa transparência e resistência química, além de alta resistência e tenacidade. É adequado para imprimir peças funcionais que requerem alta resistência e durabilidade, como peças mecânicas, moldes, etc.
• TPU (poliuretano termoplástico):Um elastômero com excelente elasticidade e flexibilidade. As peças impressas em TPU têm boa resistência ao desgaste e ao rasgo, o que é adequado para imprimir peças que requerem alta elasticidade e durabilidade, como vedações, produtos de borracha, etc.
• PC (policarbonato):Tem as características de resistência ao impacto, alta tenacidade, alta resistência ao calor e resistência à corrosão química. É amplamente utilizado na indústria da construção, indústria automobilística, equipamentos médicos, aeroespacial, aparelhos eletrônicos e outros campos.
• PP (polipropileno) e materiais simulados de polipropileno: É não-tóxico, inodoro, e sua força, rigidez, dureza, e resistência térmica são mais altas do que aquelas do polietileno, e pode ser usado em aproximadamente 100 °C. O material de polipropileno simulado simula as vantagens do polipropileno em termos de resistência e resistência ao calor e, ao mesmo tempo, compensa as deficiências do polipropileno em tenacidade e fragilidade em baixa temperatura.
• Borracha sintética:Possui alta elasticidade, isolamento, estanqueidade, resistência ao óleo, resistência a altas ou baixas temperaturas, etc. É adequado para impressão de eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, produtos de higiene, pneus de carro e isolamento.
• PPSF (Polifenilsulfona):Novos plásticos de engenharia, adequados para ambientes de trabalho de alta temperatura. Ele pode suportar grandes impactos enquanto permanece exposto à umidade e altas temperaturas, tornando-o adequado para materiais com alta resistência ao impacto, rachaduras por tensão e resistência química.
• PEI (Polieterimida):Possui propriedades térmicas, mecânicas e químicas perfeitas, alta resistência, alta resistência ao desgaste e estabilidade dimensional em altas temperaturas. Ideal para aplicações aeroespaciais, automotivas e militares.

Como o FDM se compara a outros métodos de impressão 3D?

O FDM (Fused Deposition Manufacturing) tem suas próprias vantagens e limitações exclusivas em comparação com outros métodos de impressão 3D. Aqui está uma comparação do FDM comSLA (Estereolitografia), SLS (Sinterização Seletiva a Laser)e MJF (Multi Jet Fusion):

Método de impressão 3D	FDM (Fabricação por Deposição Fundida)	SLA (Estereolitografia)	SLS (Sinterização Seletiva a Laser)	MJF (fusão multijato)
Princípio técnico	Bicos aquecidos derretem o material termoplástico e o extrudam camada por camada	Um feixe de laser ultravioleta irradia uma resina fotossensível líquida para curá-la	O laser sinteriza o material em pó camada por camada para formar um sólido	A tecnologia de jateamento por fusão em leito de pó é construída camada por camada
Precisão de impressão	Médio, a espessura da camada é geralmente entre 0,1 mm e 0,4 mm	Altura, espessura da camada pode ser tão pequena quanto 0,025 mm	Moderado, a espessura da camada é geralmente de 0,1 mm a 0,2 mm	Alto, excelente detalhe
Superfície	Há listras e um efeito de escada	Suave e delicado, com excelentes detalhes	Depende do tamanho da partícula do pó e do processo de sinterização	Elegante e detalhado
Velocidade de impressão	Médio, adequado para produção em pequena e média escala	Rápido, especialmente para modelos pequenos	Relativamente lento, sinterização e resfriamento a laser	Geralmente mais rápido que o FDM
Custos de material	Baixo, rico em materiais	Resinas especiais mais altas são caras	Médio a alto, dependendo do tipo de pó	Pode ser reduzido devido à utilização de material
Custos de equipamento	Mais baixo, fácil de popularizar	Maior	Médio a alto	Provavelmente mais alto do que os dispositivos FDM
Adaptabilidade do material	Filamento termoplástico	Resina fotossensível	Materiais em pó (nylon, metal, etc.)	Material em pó
Força & Desempenho	Moderado, dependendo do material	Depende do tipo de resina	Geralmente mais alto e adequado para peças de alta resistência	Geralmente bom com excelentes propriedades mecânicas
Campos de aplicação	Educação, Prototipagem Rápida, Manufatura	Fabricação de modelos de alta precisão (joias, médicas)	Fabricação de peças estruturais complexas e de alta resistência	Alta precisão, produção rápida e boas propriedades mecânicas para aplicação

Resumo

Como uma tecnologia de impressão 3D amplamente utilizada, a modelagem de deposição fundida (FDM) mostrou forte aplicaçãopotencial e valor em muitos campos, como design de produto, prototipagem e educação. Ao entender como funciona, seus elementos-chave e como otimizá-lo, podemos aproveitar melhor essa tecnologia para atender a diferentes necessidades de aplicação. Ao mesmo tempo, é também necessário reconhecer alimitações da tecnologia FDMe considerá-los e resolvê-los em aplicações práticas.

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Perguntas frequentes

1. Qual é o processo de modelagem de deposição fundida?

O processo de modelagem por deposição fundida (FDM) consiste em alimentar materiais termoplásticos (como ABS, PLA, etc.) na impressora 3D na forma de filamentos. Os filamentos são derretidos em um bico aquecido e depositados camada por camada na plataforma de construção de acordo com os dados do modelo 3D predefinidos. Depois que cada camada é depositada, o material esfria e solidifica rapidamente para formar uma peça sólida. À medida que a plataforma de construção desce camada por camada (ou o bico sobe camada por camada), todo o processo se repete até que todo o objeto seja completamente impresso.

2. Para que serve a modelagem de deposição fundida?

A tecnologia FDM é amplamente utilizada em muitos campos devido ao seu baixo custo, fácil operação e fácil disponibilidade de materiais. É usado principalmente para prototipagem para ajudar designers e engenheiros a verificar rapidamente a viabilidade e a funcionalidade dos projetos de produtos. Além disso, o FDM também é usado na fabricação e produção de peças personalizadas, como autopeças, componentes aeroespaciais, equipamentos médicos, etc. Por poder ser personalizado de acordo com as necessidades, também é amplamente utilizado nas áreas de criação de arte e educação.

3. Como funciona o FDM?

O princípio de funcionamento do FDM é baseado na fusão e deposição camada por camada de materiais termoplásticos. Durante o processo de impressão, um bico aquecido derrete o filamento termoplástico e extruda o filamento fundido através de um caminho controlado por computador até a plataforma de construção. Os filamentos esfriam e solidificam rapidamente ao entrar em contato com a plataforma, formando uma camada do objeto. À medida que o bico se move e a plataforma desce camada por camada (ou o bico sobe camada por camada), esse processo se repete até que todo o objeto seja completamente impresso.

4. Por que o FDM é a tecnologia de impressão 3D mais popular atualmente?

Atualmente, o FDM é a tecnologia de impressão 3D mais popular, principalmente porque combina baixo custo, facilidade de uso, diversidade de materiais e uma ampla gama de aplicações, tornando mais fácil para usuários individuais, pequenas e médias empresas e instituições educacionais adotar e se beneficiar dessa tecnologia.

Recurso

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