Fused Filament Fabrication/
Fused Deposition Modelling
(FFF/FDM)

FDM (Fused Deposition Modelling) – самая распространенная технология аддитивного производства в мире, ее можно встретить в школах, университетах, музеях, дизайн-студиях, на заводах. Технология получила широкий охват, благодаря доступной цене на FDM-принтеры, начинающейся от 100$. Некоторые энтузиасты собирают FDM-принтеры даже в домашних условиях.

Краткий экскурс в историю FDM -технологии

FDM-технология 3D-печати была разработана и запатентована С. Скоттом Крампом в конце 1980-х. Термин «Fused Deposition Modeling» и сама аббревиатура «FDM» являются торговыми марками компании «Stratasys», основанной Крампом. Энтузиасты 3D-печати, участники проекта «RepRap», придумали для использования технологии в обход юридических ограничений аналогичный термин «Fused Filament Fabrication» — FFF. Поэтому данная технология имеет два названия, но принцип один и тот же. Сам проект «RepRap» был основан в 2005 году, цель которого — создание такого 3D принтера, который смог бы печатать необходимые компоненты для воспроизведения себя.

Принцип построения изделия по технологии FDM

По факту, 3D-принтер, работающий по технологии FDM- это станок с ЧПУ (числовым программным управлением), только в качестве инструмента используется специальная головка- экструдер. 90% устройств работают в декартовых системах координат (XYZ), остальные 10% - в цилиндрических СК. Пластиковая нить разматывается с катушки и подается в экструдер — устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подает расплавленный материал на подогреваемую платформу. Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем специальных алгоритмов, созданных в специальных программах- слайсерах (Cura, Repetier, Simplify3D, Slic3r, Materialise Magics)- так модель строится слой за слоем, снизу-вверх.

Области применения FDM-технологии

Благодаря тому, что FDM – это самая распространённая технология, она нашла применение во многих областях, где требуется быстрое прототипирование. Например, изготовление малых партий корпусов, к которым не предъявляются высокие требования качества.

Основные сферы использования FDM-технологии:

• Изготовление функциональных моделей;
• Дизайн и конструирование (печать прототипов);
• Макетирование;
  
• Мелкосерийное производство;
  
• Сувенирная продукция.

Этапы технологического процесса:

1. В специальной программе (слайсере), в которой отображается камера построения 3D-принтера, размещаются 3D-модели будущих деталей.
   
   
2. Расставляются специальные поддерживающие элементы в тех местах, где поверхность детали не имеет опоры.
   
   
3. Загруженные в программу модели послойно разрезаются и формируются команды для управления элементами принтера.
   
   
4. Материал – пластиковая нить – заправляется в экструдер.
   
   
5. Головка перемещается и экструдер выдавливает в нужных местах расплавленный пластик на рабочую поверхность.
   
   
6. После завершения печати одного слоя, платформа опускается.
   
   
7. Операции по выдавливанию материала и опусканию платформы повторяются до тех пор, пока не получится готовое изделие.
   
   
8. Затем готовые изделия отделяются от рабочего стола.
   
   
9. Аккуратно убираются поддержки, чтобы не повредить поверхность изделия.
   
   
10. Если требуется, производится дополнительная постобработка (шлифовка, «ацетоновая баня», покраска).
    

Преимущества технологии FDM

• Доступность. Этот вид 3D-печати является наиболее доступным в финансовом плане, что объясняет высокую популярность FDM 3D-принтеров;
  
  
• Большой выбор расходников. На рынке существует огромное количество разнообразных материалов, различающихся по цене и свойствам;
  
  
• Функциональность. FDM 3D-принтеры могут применяться для самых разнообразных задач;
  
  
• Соотношение цена/качество. Нынешние FDM-принтеры могут похвастаться отличным качеством воспроизведения объектов (с толщиной слоя до 0.05 мм) при относительно невысокой стоимости

Недостатки FDM -технологии:

• Низкая разрешающая способность принтера;
  
  
• При печати появляется запах от расплавленного пластик;
  
  
• Необходимость правильного расположения деталей на рабочей платформе, чтобы избежать формирования излишних поддержек;
  
  
• Учет распределения действующих сил на деталь в процессе ее эксплуатации. Устойчивость к нагрузкам лучше, если они направлены в перпендикулярно слоям детали (из-за адгезии между слоями);
  
  
• Необходимость механического отделения поддержек и обработки поверхности детали после их удаления;