Technologia FDM/FFF

Technologia FDM – Drukowanie trwałych części z tworzyw termoplastycznych

Technologia FDM (Fused Deposition Modeling) jest rozwijana od początku lat 90tych przez firmę Stratasys®. Od samego początku jej istnienia, główną zaletą było stosunkowo tanie budowanie prototypów z inżynieryjnych, rodzimych tworzyw sztucznych takich jak: ABS, PC, PC-ABS, ASA, PEI przez co uzyskiwano charakterystykę mechaniczną detali zbliżoną do modeli formowanych wtryskowo.

Główne zalety technologii FDM/FFF

  • wysoka udarność budowanych detali,
  • własności elastyczne bliskie materiałom docelowym stosowanym w przetwórstwie tworzyw sztucznych,
  • rozpuszczalny materiał podporowy,
  • szybkie tempo budowania pojedynczych detali i małe straty materiałowe,
  • wysokowytrzymałe materiały odporne na wysoką temperaturę,
  • wysoka dokładność wymiarowa nawet dla bardzo dużych detali powyżej 500 mm rzędu +/-0,15 do +/-0,3 mm w zależności od geometrii i sposobu ułożenia w komorze roboczej,
  • możliwość pracy w warunkach biurowych,
  • brak skomplikowanego postprocesingu.

Jak działają drukarki 3D w których występuje technologia FDM/FFF?

Maszyny w których wykorzystywana jest technologia FDM/FFF budują detale poprzez nanoszenie warstwa po warstwie roztopionego filamentu tworzywa sztucznego, spajając je w ten sposób z poprzednimi warstwami detalu aż do uzyskania pełnej wysokości modelu. Struktury podporowe są budowane z oddzielnego układu plastyfikującego (ekstrudera) i mogą być odłamywane albo rozpuszczalne w zależności od zastosowanego tworzywa. Zazwyczaj dla materiałów standardowych typu ABS czy PC stosowany jest rozpuszczalny materiał podporowy, natomiast materiały wysokotemperaturowe typu PEI lub PEEK wykorzystywany jest materiał podporowy odłamywany. Tak jak w technologii SLS również w maszynach FDM/FFF proces budowania odbywa się w wysokiej temperaturze aby minimalizować skurcz liniowy materiału i wynikające z tego tytułu odkształcenia. Sam proces ekstruzji materiału jest również prowadzony w ściśle określonych warunkach i ze względu na częściową degradację termiczną materiału podczas przełączania się między budową warstwy suportu i modelu, konieczne jest wypuszczanie niewielkiej ilości tworzywa do stacji serwisowej z jednoczesnym przeczyszczeniem układu plastyfikującego.

 

Wielkim sukcesem dla branży wytwarzania przyrostowego był projekt Rep-Rap, który od 2009r*. spowodował istny wysyp urządzeń bazujących na zasadzie funkcjonowania technologii FDM, które prawie każdy może zbudować sobie w domu relatywnie niewielkim kosztem. Z powodu tego sukcesu i poszerzającego się grona entuzjastów druku 3D założyciel firmy Stratasys® – Pan Scott Crump uwolnił część kluczowych patentów na technologię FDM tak aby młodzi entuzjaści mogli eksperymentować z własnymi urządzeniami i promować ideę bezpośredniego wytwarzania przyrostowego (DDM – Direct Digital Manufacturing). Natomiast technologia bazująca na projekcie Rep-Rap dla odróżnienia jej od rozwiązań profesjonalnych została nazwana FFF (Fused Filament Fabrication).

*Projekt Rep-Rap rozpoczął się w 2005r. jako inicjatywa finansowana przez Uniwersytet Bath w Wielkiej Brytanii i był prowadzony przez dr Adriana Bowyer’a.