Балқытылған тұндыру модельдеу (FDM) ең кең таралғандардың бірі болып табылады3D басып шығару технологиялары. Бұл PLA (полилактикалық қышқыл), ABS (акрилонитрил бутадиен стироны) және басқа материалдар сияқты термопластикалық жіптерді балқыту үшін қыздырылған экструзия басын пайдаланып, материал қабатын қабат-қабатқа қою арқылы объектілерді жасайтын қосымша өндіріс процесі. 1980-ші жылдардағы өнертабысынан бастап, FDM үнемділігі мен пайдаланудың қарапайымдылығына байланысты прототиптеу, білім беру және шағын өндіріс үшін танымал таңдау болды. Бұл мақала FDM негізіндегі принциптерді, оның артықшылықтары мен кемшіліктерін және оның әртүрлі қолданбаларын зерттейді.
Балқытылған тұндыру модельдеу принциптері (FDM)
FDM салыстырмалы түрде қарапайым және қарапайым принцип бойынша жұмыс істейді. Процесс әдетте компьютерлік дизайн (CAD) бағдарламалық құралы арқылы жасалған 3D цифрлық модельден басталады. Содан кейін модель 3D принтері түсіндіре алатын файл пішіміне (әдетте STL) түрлендіріледі. Басып шығару алдында сандық модель жіңішке қабаттарға кесіледі, оны принтер өндіріс процесінде ұстанады. Бұл қабаттардың әрқайсысы соңғы нысанды салу үшін бірінің үстіне бірі басып шығарылады.Принтер кесілген үлгіні алғаннан кейін, FDM принтері термопластикалық жіптің катушкасын балқу температурасына дейін қыздыру арқылы процесті бастайды. Содан кейін жіп қыздырылған саптама арқылы экструдталып, басып шығару төсегіне қойылады. Саптама кесілген үлгімен анықталған жолдар бойынша X, Y және Z осьтері бойымен қозғалады және материал салқындаған сайын қатып қалады.Процесс жалғасуда принтер нысан қабатын қабат бойынша құрастырады. Материал алдыңғы қабатқа жабысып, қабаттар бір-бірінің үстіне жиналатындықтан қатты нысан жасайды. Бұл қабат-қабат тұндыру FDM-ті материал қатты блоктан алынатын субтрактивті өндірістік процестерден ерекшелендіреді.FDM процесі кейбір жағдайларда, әсіресе асып кетулер немесе күрделі геометриялар үшін тірек құрылымдарын қажет етеді. Бұл тіректер әдетте басып шығарумен бірдей материалдан жасалады және нысан аяқталғаннан кейін алынуы мүмкін.
Балқытылған тұндыру үлгілеуінің (FDM) артықшылықтары
1. Шығындық тиімділік: FDM негізгі артықшылықтарының бірі оның қолжетімділігі болып табылады. Принтерлер селективті лазерлік агломерация (SLS) немесе стереолитография (SLA) сияқты басқа 3D басып шығару технологияларымен салыстырғанда әдетте арзанырақ. Сонымен қатар, FDM басып шығаруда қолданылатын термопластикалық материалдар салыстырмалы түрде арзан, бұл оны әуесқойлар, шағын бизнес және оқу орындары үшін тартымды нұсқа етеді.
2. Пайдаланудың қарапайымдылығы:FDM принтерлері ыңғайлы интерфейстерімен және қарапайым жұмысымен кеңінен танымал. Процесс күрделі кейінгі өңдеу қадамдарын немесе ауқымды орнатуды қажет етпейді, бұл оны 3D басып шығаруда тәжірибесі аз адамдар үшін өте қолайлы етеді. Көптеген FDM принтерлері алдын ала құрастырылған және оларды орнату әдетте аз күш жұмсайды.
3. Кең материал таңдау:FDM термопластикалық материалдардың кең таңдауын ұсынады, соның ішінде PLA, ABS, нейлон, TPU (термопластикалық полиуретан) және т.б. Бұл материалдар беріктігі, икемділігі және температураға төзімділігі бойынша ерекшеленеді, бұл пайдаланушыларға олардың нақты қажеттіліктері үшін ең қолайлы материалды таңдауға мүмкіндік береді. Бұған қоса, жақсартылған өнімділік үшін көміртекті талшық немесе металл бөлшектері сияқты басқа материалдарды қамтитын композициялық жіптер бар.
4. Жылдам прототиптеу:FDM әсіресе жылдам прототиптеу үшін пайдалы. Инженерлер, дизайнерлер және өндірушілер пішінді, сәйкестікті және функцияны сынау үшін функционалды прототиптерді жылдам шығара алады, бұл дизайнды жылдамырақ қайталау мүмкіндігін береді. Бұл әзірлеу уақыты мен шығындарды айтарлықтай қысқартады, әсіресе жылдамдық өте маңызды салаларда.
5. Теңшеу:FDM дизайнды оңай теңшеуге мүмкіндік береді, бұл оны бірегей нысандарды немесе бірегей элементтердің шағын партияларын жасауға өте ыңғайлы етеді. Дәстүрлі өндіріс әдістерінен айырмашылығы, FDM күрделі геометрияларды қымбат қалыптарды немесе құралдарды қажет етпей жасауға мүмкіндік береді.
6. Шағын сериялы өндірісті қолдау:FDM технологиясы жаппай өндіріс әдістеріне неғұрлым икемді және үнемді балама ұсына отырып, шағын көлемдегі өндірістерге жарамды. Бұл оны шектеулі шығарылым өнімдері, қосалқы бөлшектер немесе аз көлемді өндіріс үшін өте қолайлы етеді.
Балқытылған тұндыру үлгілеуінің (FDM) кемшіліктері
1.Төменгі ажыратымдылық және егжей-тегжейлі:FDM әдетте SLA немесе SLS сияқты басқа 3D басып шығару технологияларымен салыстырғанда ажыратымдылығы төмен бөлшектерді шығарады. Қабат сызықтары басып шығарылған нысанның бетінде көрінуі мүмкін, бұл өрескел аяқталуға әкелуі мүмкін. Бетінің сапасын жақсарту үшін тегістеу немесе тегістеу сияқты өңдеуден кейінгі әдістер қажет болуы мүмкін.
2. Күш шектеулері:FDM-де қолданылатын термопластика салыстырмалы түрде күшті болғанымен, олар басқа өндіріс әдістерімен өндірілген материалдар сияқты әрқашан берік немесе берік бола бермейді. Мысалы, FDM басып шығаруларының беріктігі қабат сызықтары бойымен бұзылуы мүмкін, бұл оларды кернеу кезінде сынуға немесе деламинацияға бейім етеді.
3.Шектеулі материал қасиеттері:FDM үшін материалдардың алуан түрлілігі бар болса да, жоғары температура немесе жоғары берік қорытпалар сияқты кейбір арнайы материалдарды пайдалану мүмкін емес. Бұл FDM-ді аэроғарыштық немесе белгілі бір автомобиль бөлшектері сияқты төтенше материалдық қасиеттерді қажет ететін қолданбалар үшін жарамсыз етеді.
4.Басып шығару уақыты:FDM басып шығарулары көп уақытты алуы мүмкін, әсіресе үлкен немесе күрделі нысандар үшін. Процесс қабат-қабат салынғандықтан, ол әсіресе сия бүріккіш басып шығару немесе шайыр негізіндегі әдістер сияқты басқа технологиялармен салыстырғанда баяу болуы мүмкін.
5. Қолдау құрылымдары:Аспалы немесе күрделі ішкі қуыстары бар күрделі геометриялар үшін FDM материалды пайдалануды және өңдеуден кейінгі уақытты қоса алатын тірек құрылымдарын қажет етеді. Еритін тірек материалдарды пайдалануға болатынына қарамастан, олар басып шығару процесінің жалпы құнын және күрделілігін арттыруы мүмкін.
Балқытылған тұндыру үлгілеуінің (FDM) қолданбалары
1. Прототип жасау:FDM ең көп тараған қолданбаларының бірі - прототиптеу. Дизайнерлер мен инженерлер FDM-ті сынауға және қайталауға болатын функционалды прототиптерді жылдам шығару үшін пайдаланады. FDM жылдамдығы мен үнемділігі оны өнімді әзірлеудің бастапқы кезеңдері үшін өте қолайлы етеді.
2. Білімі:Қолжетімділігі мен пайдаланудың қарапайымдылығына байланысты FDM оқу орындарында кеңінен қолданылады. Ол студенттер мен оқытушыларға дизайн және өндіріс тұжырымдамаларын зерттеуге, сондай-ақ ғылым, инженерия және өнер жобалары үшін үлгілер жасауға мүмкіндік береді.
4. Өндіріс және шағын сериялы өндіріс:FDM ауыстырмалы бөлшектер, арнайы құралдар және тапсырыс бойынша жасалған бұйымдар сияқты тапсырыс бойынша бөлшектерді немесе өнімдерді шағын көлемде өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл әсіресе аз көлемдегі өндірісті немесе жылдам өңдеу уақытын қажет ететін салалар үшін пайдалы.
5. Денсаулық сақтау:FDM медициналық имплантанттар, протездеу және хирургиялық жоспарлауға арналған анатомиялық үлгілерді шығару сияқты денсаулық сақтау саласында қолданбаларға ие. Пациентке арналған үлгілерді шығару мүмкіндігі емдеудің жеке шешімдерін жасауға мүмкіндік береді.
6. Аэроғарыш және автомобиль:Материалдық қасиеттермен шектелгенімен, FDM аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібінде бөлшектерді жылдам прототиптеу үшін, сондай-ақ өндірістік процестерге көмектесетін аспаптар мен арматураларды өндіру үшін қолданылады.
Қорытынды
Fused Deposition Modeling (FDM) – жылдам прототиптеу, өнімді әзірлеу және шағын өндірісте төңкеріс жасаған жан-жақты және кеңінен қол жетімді 3D басып шығару технологиясы. Өзінің үнемділігімен, пайдаланудың қарапайымдылығымен және материалдың икемділігімен FDM әртүрлі салаларда баға жетпес құралға айналды. Оның кейбір шектеулері бар, әсіресе ажыратымдылық пен материалдың беріктігі тұрғысынан, оның артықшылықтары оны прототиптеуден DIY жобаларына және шағын сериялы өндіріске дейін көптеген қолданбалар үшін өте қолайлы етеді. 3D басып шығару технологиясы дамитындықтан, FDM секторлардың кең ауқымында реттелетін, функционалды нысандарды жасаудың маңызды әдісі болып қала береді.
