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Modelagem por Deposição Fundida - Tecnologia de impressão 3D FDM, também conhecida como Fused Filament Manufacturing - A tecnologia de impressão 3D FFF, é uma das tecnologias de manufatura aditiva mais populares. É de longe o mais popular e difundidoTecnologia de impressão 3Dno mundo.
Essa tecnologia surgiu em 2004 e se popularizou em vários campos desde então, e suas aplicações também abrangeram vários campos.
Aqui vamos explicar através deste artigo o que exatamente é essa tecnologia?

O que é modelagem de deposição fundida?

As impressoras 3D FDM costumam ser o primeiro passo no mundo da impressão 3D para muitas pessoas. Em design, engenharia e fabricação, é frequentemente usado como uma ferramenta para validar rapidamente modelos conceituais e ajudar as equipes de design a chegar a um consenso antes de desenvolver protótipos funcionais.

Existem muitos tipos de impressoras 3D FDM, com diferentes tamanhos e preços. A simplicidade de sua tecnologia de impressão e fluxo de trabalho o torna a escolha ideal para quem é novo no campo da impressão 3D, sem muito investimento para começar. No entanto, vale a pena notar que as impressoras FDM geralmente comprometem sua busca pela qualidade e desempenho das peças. Para aqueles usuários que têm requisitos mais altos de desempenho funcional, resistência à água, superfícies isotrópicas ou lisas, as impressoras 3D SLA e SLS podem ser uma escolha melhor.

Como funciona a impressão 3D FDM?

Uma das razões pelas quais a modelagem por deposição fundida é uma das tecnologias de impressão 3D mais comuns é a simplicidade do processo. O processo FDM pode ser dividido nas seguintes etapas.

Etapa 1: Projeto CAD
A primeira etapa é o processo de design, que envolve a criação de um modelo digital 3D usando software de design assistido por computador (CAD). O processo de design descreve o tamanho e a forma do produto impresso em 3D.

Etapa 2: fatiar

Uma vez que o projeto CAD é concluído, um software especializado é usado para dividir o modelo 3D em camadas finas. Cada camada é então convertida em código que instrui a impressora 3D sobre como depositar o material.

Passo 3: Liquefazer

O projeto CAD fatiado é enviado para uma impressora 3D FDM, onde um material de filamento de construção sólido (geralmente acrilonitrila butadieno estireno ou ácido polilático) é aquecido até o ponto de liquefação em um cabeçote liquefeito.

Quais são as vantagens do FDM?

As vantagens da modelagem por deposição fundida (FDM) se refletem principalmente nos seguintes aspectos:

• Baixo custo:O equipamento é relativamente acessível e o custo do material é baixo, tornando-o adequado para consumo em massa e ampla aplicação.
  Fácil de operar: tecnologia madura, fácil de usar, adequada para famílias, escolas e pequenos estúdios.
• Materiais diversos:Suporta uma variedade de materiais termoplásticos, como PLA, ABS, etc., e você pode escolher o material apropriado de acordo com suas necessidades.
• Ecológico:Usando materiais não tóxicos ou pouco tóxicos, tem pouco impacto no meio ambiente e na saúde humana.
• A estrutura de suporte é fácil de projetar:Quando uma estrutura de suporte é necessária, ela é relativamente simples de projetar e fácil de remover.
• Tamanho de impressão flexível:O tamanho de impressão pode ser ajustado de acordo com as necessidades de adaptação a diferentes cenários de aplicação.

Quais são as limitações do FDM?

As desvantagens da modelagem de deposição fundida (FDM) incluem principalmente os seguintes aspectos:

1. Precisão limitada:Limitada pelo diâmetro do bico e espessura da camada, a precisão de impressão é relativamente baixa.
2. Requer estruturas de suporte:Ao imprimir estruturas complexas ou suspensas, geralmente é necessário adicionar estruturas de suporte, o que aumenta a carga de trabalho de pós-processamento.
3. Força fraca na direção de empilhamento:Como os objetos são empilhados camada por camada, a força na direção de empilhamento geralmente é fraca.
4. Velocidade de moldagem relativamente lenta:Em comparação com algumas outras tecnologias de impressão 3D, a velocidade de moldagem do FDM é lenta.
5. Qualidade média da superfície:A superfície do objeto impresso pode ter camadas ou irregularidades.

Como o FDM se compara ao SLA e ao SLS?

A seguir, uma análise comparativa das tecnologias FDM e SLA, SLS e SLM:

Análise comparativa entre FDM e SLA (estereolitografia):

• Qualidade da superfície: A tecnologia SLA usa solidificação a laser de resina líquida para construir objetos camada por camada, o que faz com que a superfície de seus objetos impressos geralmente mostre uma textura mais lisa e delicada. Atualmente, os processos tradicionais de conformação a laser já podem alcançar a fabricação rápida de produtos de alta qualidade. Em contraste, como a tecnologia FDM usa material termoplástico fundido para acumular camada por camada, isso pode levar à textura ou a pequenos desníveis em sua superfície.
• Custo: Comparado com o FDM, o custo dos equipamentos e materiais necessários para a tecnologia SLA geralmente é mais caro. Como o SLA depende de equipamentos a laser de alta precisão e resina líquida, o FDM é baseado principalmente em tecnologia de extrusão de fusão a quente relativamente simples e materiais termoplásticos.

Análise comparativa entre FDM e SLS (Selective Laser Sintering):

• A tecnologia SLS usa laser para sinterizar materiais em pó para formar objetos. Essa ligação natural entre os pós significa que nenhuma estrutura de suporte adicional é necessária ao imprimir estruturas complexas. Quando o FDM precisa imprimir estruturas suspensas ou complexas, a fim de garantir uma impressão de alta qualidade, geralmente são adicionadas estruturas de suporte. Portanto, o SLS mostra maiores vantagens na tecnologia de impressão sem suporte.
• Em termos de seleção de materiais: Embora o FDM e o SLS possam suportar uma variedade de materiais diferentes, o SLS geralmente é capaz de lidar com uma variedade maior de materiais em pó, incluindo alguns polímeros de alto desempenho e pós metálicos (embora a impressão SLS de pós metálicos seja cara e tecnicamente complexa).

Análise comparativa entre FDM e SLM (fusão seletiva a laser):

• Sobre a adaptabilidade dos materiais: A tecnologia FDM é usada principalmente para imprimir produtos plásticos, como PLA, ABS, etc. A tecnologia SLM usa principalmente lasers para derreter pó de metal para formar objetos. Portanto, esta tecnologia é particularmente adequada para a produção de peças metálicas. A SLM mostrou suas vantagens insubstituíveis nesses campos devido aos seus requisitos de alta resistência, alta dureza e alta resistência à corrosão.
• Em diferentes cenários de aplicação, devido a diferenças na adaptabilidade do material, existem diferenças óbvias nos cenários de uso de FDM e SLM. O FDM é mais adequado em muitos campos, como prototipagem, exibição educacional e design de produto; O SLM é mais adequado nas áreas aeroespacial e médica.

Quais materiais são usados na impressão FDM?

A impressão FDM (Fused Deposition Modeling) usa principalmente os seguintes tipos de materiais:

Material	Características	Aplicar
PLA (ácido polilático)	Ecologicamente correto e degradável, boa biocompatibilidade, baixo encolhimento, fácil de imprimir, mas baixa resistência ao calor	Educação, prototipagem, decoração de casa, brinquedos, etc.
ABS (copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno)	Alta resistência, boa tenacidade, boa resistência ao calor e produtos químicos, mas fácil de deformar durante a impressão	Prototipagem para automóveis, eletrônicos, aeroespacial, brinquedos, etc.
PETG	Alta resistência, boa tenacidade, alta transparência, melhor resistência química e resistência ao calor do que o PLA e dificuldade de impressão moderada	Embalagens, recipientes, peças transparentes, prototipagem, etc.
PC (policarbonato)	Alta resistência, alta tenacidade, excelente resistência ao calor e resistência ao impacto, mas difícil de imprimir	Eletrônicos, autopeças, equipamentos de proteção de segurança, etc.
PC-ABS	Combinando as vantagens do PC e do ABS, possui alta resistência, alta tenacidade, resistência ao calor e resistência química	Automotivo, aeroespacial, eletrônico e outros campos exigentes
PPSF (Polifenilsulfona)	Resistência ao calor extremamente alta (alta temperatura de deflexão térmica), boa resistência química e excelentes propriedades mecânicas	Componentes de alta temperatura do ambiente, equipamento de processamento químico, componentes aeroespaciais, etc.
Nylon 12	Forte tenacidade, boa resistência química, alta resistência à fadiga, suporte a teste de correspondência de snap repetido	Indústrias aeroespacial, automotiva, de bens de consumo e outros componentes que exigem alta resistência e resistência química

Quais são as melhores aplicações para FDM?

As aplicações do FDM (modelagem de deposição fundida) incluem principalmente os seguintes aspectos:

1. Prototipação:A tecnologia FDM é frequentemente usada para produzir rapidamente protótipos de produtos, ajudando designers e engenheiros a verificar conceitos de projeto, identificar possíveis problemas e otimizar projetos de acordo.
2. Área educacional:No campo educacional, a impressora 3D FDM tornou-se uma importante ferramenta de ensino. Os alunos podem aprender modelagem 3D e tecnologia de impressão por meio de operações práticas e cultivar pensamento inovador e habilidades práticas.
3. Fabricação:Na fabricação, a tecnologia FDM é usada para produção de baixo volume e fabricação personalizada. Ele pode imprimir peças de várias formas e estruturas complexas para atender a necessidades específicas.
4. Área médica:O campo médico também é um importante campo de aplicação da tecnologia FDM. Ele pode ser usado para fazer dispositivos médicos, como guias cirúrgicos, próteses e órteses, bem como modelos de tratamento específicos do paciente e auxiliares de reabilitação.
5. Arte e indústrias criativas:Nas indústrias artísticas e criativas, a tecnologia FDM oferece aos artistas e designers mais possibilidades criativas. Eles podem usar a tecnologia FDM para imprimir obras de arte e decorações de várias formas e estruturas.
6. Projeto arquitetônico e produção de modelos:No campo da arquitetura, a tecnologia FDM é usada para produzir modelos e componentes arquitetônicos para ajudar os arquitetos a projetar e planejar. Esses modelos podem ser usados para uma variedade de propósitos, incluindo apresentação, ensino e pesquisa.

Como você pode melhorar a qualidade de impressão FDM?

Melhorar a qualidade de impressão FDM pode começar em muitos aspectos. A seguir estão alguns métodos e sugestões específicos:

1. Ajuste os parâmetros de impressão

• Aquecimento da cama de aquecimento:Aumente moderadamente a temperatura do leito quente para melhorar a adesão do material e reduzir o empenamento das bordas, mas o superaquecimento deve ser evitado.
• Controle de temperatura do bico:Selecione a temperatura apropriada do bico de acordo com as características do material para garantir o derretimento suave do material e evitar fluidez excessiva.
• Impressão de velocidade reduzida:Reduza a velocidade de impressão, especialmente para a primeira camada, para reduzir o impacto da expansão e contração térmica e melhorar a precisão.
• Altura razoável da camada:A pequena altura da camada reduz o efeito de degrau e melhora a qualidade da superfície, mas requer uma compensação entre o tempo e o custo de impressão.

2. Modelo de otimização e suporte

• Estrutura simplificada:Reduza o uso de suporte, reduza o tempo e o custo de impressão e melhore a qualidade.
• Suporte razoável:Escolha razoavelmente o tipo e o layout do suporte para evitar adesão excessiva.

3. Seleção de consumíveis e manutenção da impressora

• Consumíveis de alta qualidade:Escolha consumíveis com alta pureza e dimensões finas para reduzir as lacunas e empenamentos entre camadas e evitar consumíveis de baixa qualidade que ficam úmidos.
• Manutenção regular:Mantenha a impressora limpa e lubrificada, verifique e substitua as peças desgastadas regularmente para garantir uma operação estável.

4. Tecnologia de pós-processamento

Retificação e polimento: remova defeitos superficiais e melhore a qualidade da superfície.
Tratamento de revestimento: como pintura em spray e galvanoplastia para aumentar a estética, durabilidade e funcionalidade.

Resumo

A modelagem de deposição fundida (FDM) é uma tecnologia de impressão 3D que usa materiais filamentares termoplásticos para serem aquecidos e derretidos e, em seguida, depositados camada por camada. Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, a tecnologia FDM alcançou um desenvolvimento significativo em materiais, equipamentos, software, etc. Atualmente, o FDM tornou-se uma das tecnologias mais utilizadas no mercado de impressão 3D, com sua taxa de penetração no mercado superior a 65%. Em áreas como assistência médica, educação e entretenimento, a tecnologia FDM está desempenhando um papel cada vez mais importante. Ao mesmo tempo, à medida que a tecnologia continua a amadurecer e os custos são reduzidos ainda mais, espera-se que a tecnologia FDM seja mais amplamente utilizada em mais campos.

Disclaimer

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Perguntas frequentes

1.O que é Modelagem de Deposição Fundida (FDM)?

A Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é uma tecnologia de impressão 3D amplamente utilizada. Ele aquece materiais termoplásticos (como ABS, PLA, etc.) até o estado fundido e, em seguida, os extruda camada por camada através de um pequeno bico e os empilha na plataforma para formar um objeto tridimensional.

2. Como funciona a tecnologia FDM?

O princípio de funcionamento da tecnologia FDM é relativamente simples. Primeiro, o material filamentar termoplástico é alimentado em um bico aquecido e derretido. Um bico controlado por computador então se move pela plataforma em um caminho predefinido, extrudando o material fundido camada por camada. À medida que cada camada é acumulada, um objeto tridimensional completo é finalmente formado.

3. Quais materiais podem ser impressos com FDM?

Os materiais comumente usados para impressão FDM incluem ABS (copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno), PLA (ácido polilático), nylon, PETG (polietileno tereftalato-1,4-ciclohexanodimetanol), etc. Esses materiais têm diferentes propriedades físicas e químicas e são adequados para diferentes cenários de aplicação.

4.In quais campos a tecnologia FDM é usada?

A tecnologia FDM tem amplas aplicações em muitos campos. Por exemplo, no campo da educação, as impressoras FDM são usadas para ensino e pesquisa científica; no campo do design, os designers usam a tecnologia FDM para produzir protótipos rapidamente; na fabricação, a tecnologia FDM é usada para produzir peças, ferramentas e componentes funcionais; além disso, a tecnologia FDM também desempenha um papel importante nos campos médico, aeroespacial, automotivo e outros.

Recurso

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