Spis treści:
Większość urządzeń oferowanych dziś przez producentów drukarek 3D pracuje w technologii FDM/FFF. Co przemawia za popularnością druku filamentami?
Żadna z dostępnych obecnie na rynku technologii wytwarzania przyrostowego nie jest w stanie dorównać popularnością drukowaniu z użyciem filamentów. Zawrotna kariera FDM/FFF wynika oczywiście z powszechnego zastosowania w drukarkach 3D do użytku domowego oraz półprofesjonalnego. Urządzenia, które do wytwarzania modeli wykorzystują termoplastyczne tworzywa, dziś stanowią wręcz nieodłączny element wyposażenia warsztatów amatorów, makerów, twórców rękodzieła i detali kolekcjonerskich, a także mniejszych i średnich przedsiębiorstw, w których zastępują mini-linię produkcyjną do produkcji małoseryjnej i wytwarzania prototypów. Nie można jednak zapominać, że profesjonalne, znacznie potężniejsze maszyny FDM działają również w sektorze profesjonalnym, przemysłowym.
Na czym polega drukowanie w technologi FDM/FFF?
Proces wytwarzania przyrostowego z użyciem filamentów bazuje na zasadzie zbliżonej do… konwencjonalnych drukarek atramentowych. O ile jednak w tradycyjnych urządzeniach drukujących dysze głowicy nanoszą na papier płaską, cienką warstwę atramentu, o tyle w przypadku technologii FDM druk 3D odbywa się poprzez nakładanie na model kolejnych, bardzo cienkich warstw (o grubości dziesiątych, a nawet setnych części milimetra, najczęściej jest to ok. 0,05 do 0,4 mm) tworzywa sztucznego. Kolejne warstwy są ze sobą ściśle połączone, a ich duża liczba sprawia, że wydruk uzyskuje formę przestrzenną.
Jak zbudowana jest drukarka 3D do druku filamentami?
Technologia druku 3D przekłada się na konstrukcję urządzeń. Musi ona posiadać przede wszystkim stół roboczy – czyli odpowiednio wypoziomowaną i stabilizowaną platformę, na której powstaje wydruk – a także ramę z ruchomym ramieniem, wyposażonym w głowicę drukującą. Zasadniczymi elementami głowicy są z kolei: system podgrzewania filamentu wraz z chłodzeniem, wytłaczarka oraz metalowa dysza, przez którą wyciskane jest roztopione tworzywo. Za doprowadzenie filamentu do głowicy drukującej odpowiada ekstruder – mechanizm zbudowany na bazie silnika krokowego i specjalnych zębatek, który chwyta drut tworzywa (filament) i przesuwa go w kierunku głowicy. W większości amatorskich i półprofesjonalnych urządzeń spotkamy ekstruder typu Bowden.
Konkretne wykonania drukarek mogą różnić się szczegółami budowy. Kanon stanowią np. jedne z najpopularniejszych na rynku modeli: Creality Ender-3 i Creality Ender-3 Pro – zbudowane na bazie masywnej podstawy ze stołem roboczym oraz pionowej ramy z ruchomą głowicą. Wśród drukarek 3D znajdziemy jednak także modele z zamkniętą komorą (optymalne do druku filamentami emitującymi opary, jak choćby ABS) czy też takie, w których pojedyncze ramię zastąpiono trzema wysięgnikami, poruszającymi głowicą we wszystkich kierunkach.
FFF vs FDM - Czy to taka sama technologia?
Obie technologie wymienia się najczęściej razem: FFF/FDM. Rzeczywiście – pod względem samej idei i techniki drukowanie FDM przebiega identycznie, jak FFF: polega na nanoszeniu kolejnych warstw termoplastycznego tworzywa na podłoże. Skrót FDM (Fused Deposition Modelling) odnosi się do modelowania tworzywa osadzanego na podłożu, natomiast FFF (Fused Filament Fabrication) – do produkowania modeli z roztopionych włókien (filamentu), a więc nawet same nazwy technik nie sugerują żadnych różnic. Należy jednak sięgnąć do przeszłości druku 3D, kiedy nazwą FDM określono technologię wytwarzania opracowaną przez konkretnego producenta urządzeń: Stratasys. Dostarczane przez niego rozwiązania przeznaczone były dla użytkowników profesjonalnych. Wraz z upowszechnieniem wytwarzania przyrostowego w wersji „domowej”, twórcy projektów drukarek 3D opracowali własną nazwę dla stosowanej przez siebie technologii – była to właśnie FFF. Warto pamiętać, że profesjonalne modelowanie z użyciem FDM obejmowało również zastosowanie nieco innego rodzaju materiałów.
FFF/FDM vs inne technologie druku 3D
Wytwarzanie przyrostowe z użyciem filamentów z termoplastycznych tworzyw jest bez wątpienia najprostszą technologią modelowania – przy odpowiednim doborze materiału, najlepiej PLA, poradzą sobie z tym zadaniem nawet zupełnie początkujący. W miarę wzrostu oczekiwań oraz zaawansowania projektów część użytkowników drukarek 3D może sięgnąć po jeszcze precyzyjniejsze technologie, bazujące na utwardzaniu płynnej żywicy UV. W wielu przypadkach wystarczająca okaże się precyzja drukarek SLA, natomiast w bardziej wymagających projektach do użytku firmowego (np. w branży stomatologicznej lub jubilerskiej) optymalne wyniki przyniesie zastosowanie technologii DLP, a więc korzystającej z precyzyjnych projektorów, naświetlających od razu całą powierzchnię warstwy modelu.
Technologia FFF/FMD – FAQ
Wydruk FFF (z ang. Fused Filament Fabrication) polega na wykorzystaniu materiału roboczego w postaci filamentu, czyli cienkiej żyłki o średnicy 1,75 mm lub 2,85 mm namiętnej na szpulę. Filament pod wpływem działania wysokiej temperatury zaczyna się roztapiać. Przetłaczany przez głowicę drukującą, tworzy kolejne warstwy wydruku 3D. Po ostudzeniu wydruku, element jest gotowy. Drukarki 3D wykorzystujące technologię FFF są przystępne cenowo, dlatego cieszą się dużą popularnością
Wydruk FDM (z ang. Fused Deposition Modeling) przebiega tak samo jak drukowanie w technologii FFF. Czyli kolejne warstwy tworzywa termoplastycznego nazywane filamentem tworzą wydruk trójwymiarowy. Rozgrzany do odpowiedniej temperatury materiał roboczy jest przetłaczany przez głowicę i warstwa po warstwie (stąd nazwa druk przyrostowy) tworzy model 3D. Określenie wydruk w technologii FDM odnosi się do konkretnego producenta drukarek 3D przeznaczonych do użytku profesjonalnego. Firma Stratasys początkowo miała w swojej ofercie urządzenia przeznaczone do wydruku 3D, które były wykorzystywane wyłącznie przez profesjonalistów. W kolejnych latach powstawały nowe firmy, które oferowały drukarki 3D do użytku domowego. Nowe przedsiębiorstwa wymyśliły własny skrót technologii przyrostowej, czyli FFF.
