La produzione additiva costruisce oggetti aggiungendo materiale strato per strato, rispetto al metodo tradizionale, in questo modo è più efficiente in termini di materiali e può presentare dettagli più precisi, mentre la produzione sottrattiva rimuove materiale per creare parti. La stampa 3D è senza dubbio l'argomento più discusso in questo campo, ma cosa significa FDM nella stampa 3d? Cos'è la tecnologia fdm e come funziona la stampante 3D FDM? La nostra guida darà la risposta più concisa e utile.
Cos'è la stampa 3D?
In breve, la stampa 3D è una produzione additiva che consente la prototipazione rapida e la tecnologia di produzione diretta basata su modelli digitali. La stampa 3D richiede modelli e materiali digitali, che vengono ridotti a oggetti fisici dalle stampanti 3D. Il modello digitale è suddiviso in fogli lungo l'asse Z della stampante 3D e materiali adesivi come metallo, polvere di plastica e liquido sono impilati in sequenza lungo l'asse Z, strato dopo strato. Alla fine trasforma il tuo modello ideale in un oggetto reale e toccabile.
Tecnologie di stampa 3D comuni
Cosa significa FDM per stampa 3D? Esistono molti tipi di tecnologia di stampa 3D. La stampa 3D di modellazione a deposizione fusa (FDM) è generalmente considerata la più semplice o relativamente comune. È necessario riscaldare, fondere e incollare plastiche filamentose, come PLA, ABS e FDM, chiamata anche fabbricazione di filamenti fusi (FFF).
Se dividiamo questi metodi in base al materiale utilizzato per la stampa, le tecnologie di stampaggio della stampa 3D che utilizzano la resina fotosensibile sono SLA, DLP, CLIP e 3DP. Il principio fondamentale è la polimerizzazione della resina liquida attraverso diversi processi di reazione fotochimica. Guardando la stampa 3D DLP, DLP significa elaborazione digitale della luce. I componenti principali della stampante 3D DLP sono un meccanismo di sollevamento, un serbatoio di liquido per la resina, un modulo di esposizione, ecc. La stampa 3D DLP consente l'esposizione simultanea di ogni strato e ha velocità di stampaggio e stampa relativamente elevate. Rispetto alla stampa 3D FDM, il processo di stampa DLP può essere curato attraverso l'esposizione strato per strato, rendendo più dettagli e modifiche sottili e precise su oggetti più piccoli, un punto difficile da ottenere con la normale stampa FDM.
Tecnologia di produzione FDM
Modellazione di deposizione fusa: storia della stampa 3D FDM
La ricerca nel campo della stampa 3D può essere fatta risalire agli anni '70, la domanda di brevetto di Johannes F Gottwald su Liquid Metal Recorder, un dispositivo in grado di fondere metallo, prototipazione rapida e controllo su richiesta, possiamo inizialmente vedere il prototipo della stampa FDM. Nel 1981 è nato il concetto di produzione additiva fotopolimerizzabile e un giapponese ha inventato due metodi additivi per modellare i modelli utilizzando la fotopolimerizzazione. Nel 1982 sono state presentate domande di brevetto per la fabbricazione di articoli per deposizione sequenziale. Le tecnologie e i concetti della stampa 3D e della produzione additiva sono in costante evoluzione, vengono arricchiti e perfezionati. A questo punto sono stati realizzati i prototipi delle due tecnologie di stampa 3D più diffuse. Dopo alcuni anni di assestamento, la prima stampante 3D FDM è stata introdotta nel 1991 da Stratasys. L'anno successivo, 1992, 3D Systems ha inventato la prima stampante 3D SLA (Stereolithography) e DTM ha prodotto la prima stampante SLS (Selective Laser Sintering).
Modellazione di deposizione fusa: come funziona la stampa 3D Dose FDM
Sul mercato esistono molti modelli di macchine FDM, a seconda del sistema di trasmissione o della cinematica nella stampa 3D, si possono suddividere in cartesiani, H-Bot/CoreXY, Delta e SCARA. Il principio è che ogni stampante 3D si basa sulla cinematica per controllare il movimento delle parti meccaniche: il piano di stampa e l'estrusore, due componenti fondamentali di una stampante 3D.
Diverse strutture hanno i loro vantaggi e svantaggi, ogni struttura determina le caratteristiche e il posizionamento della stampante 3D progettata.
Caratteristiche della stampante a tre assi XYZ: elevato utilizzo dello spazio, ma velocità di stampa più lenta, la precisione di stampa è principalmente limitata dalla vite dell'asse Z, il livellamento è più problematico.
Caratteristiche del braccio parallelo Delta: focolaio fisso, maggiore velocità di stampa, può stampare oggetti più pesanti, ma basso utilizzo dello spazio.
Componenti fondamentali della stampante FDM: sistema di estrusione
L'estrusore di una stampante 3D è diviso in due parti: Cold end e Hot end. L'estremità fredda è responsabile della spremitura del materiale di stampa, che viene quindi spinto in avanti tra gli ingranaggi e i cuscinetti. Quando il motore si avvia, fa rotolare gli ingranaggi e spinge il materiale nella sezione dell'estremità calda. Quando il materiale di stampa raggiunge l'estremità calda, il riscaldatore su di esso riscalda il materiale per fonderlo e infine lo estrude dall'ugello.
Esistono due tipi di estrusione della stampante FDM.
Estrusore Bowden (remoto): l'estrusore generale e i motori passo-passo sono montati sulla struttura della macchina o su lamiere. La bocchetta viene alimentata da remoto attraverso un tubo in teflon.
Estrusore Direct-drive (a prossimità): l'estrusore generale e il motore passo-passo sono montati sulla bocchetta e alimentano direttamente la bocchetta.
Componenti critici della stampante FDM: Piano di stampa
Cosa è il piano di stampa di una stampante 3D? Puoi riconoscerne le caratteristiche attraverso il materiale della piattaforma di stampa.
Molla in acciaio con PEI: Il PEI, noto anche come polieterimide, è una plastica non cristallina, una plastica ingegneristica con ottima resistenza alle alte temperature e stabilità dimensionale, nonché resistenza chimica, ritardante di fiamma e alta rigidità. Sulla superficie del piano di stampa, può ridurre efficacemente il ritiro dei materiali utilizzati per la stampa 3D, come PLA e ABS, per evitare il distacco del materiale durante la stampa, e il modello stampato è più facile da rimuovere dalla piattaforma di stampa dopo il raffreddamento.
Vetro a nido d'ape: il vetro a nido d'ape è composto da vetro chimicamente temprato e strati compositi superficiali, e il piano di stampa presenta una struttura microporosa. Quando si stampa il modello, i consumabili infiltrati si ritireranno a causa della struttura microporosa, diventando facili da estrarre, ottenendo così prestazioni di facile estrazione del modello da questa piattaforma.
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