คู่มือที่ครอบคลุมในการ การพิมพ์ FDM 3D
หลักการ วัสดุ ข้อดี และการใช้งาน อธิบาย
การพิมพ์ 3 มิติ FDM ไม่ได้เป็นพื้นที่อีกต่อไป มันกําลังปรับปรุงวิธีการที่เราออกแบบ ผลิต และสร้าง ในหมู่เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในปัจจุบัน FDM (Fused Deposition Modeling) โดดเด่นด้วยความสามารถในการใช้งานที่ง่าย และความเข้ากันได้กับวัสดุที่กว้างขวาง มันยังคงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสําหรับครูการศึกษา ผู้สร้าง และผู้ใช้ในบ้าน
ด้วยวิธีการที่มีความแม่นยำสูงเช่น SLA และ DLP ที่ได้รับพื้นดิน, คำถามเกิดขึ้น: อะไรที่ให้การพิมพ์ FDM 3D ขอบของมัน? ในคู่มือนี้ เราจะสำรวจว่า FDM หมายถึงอะไร มันทำงานอย่างไร วัสดุที่มันใช้ และข้อดีของการพิมพ์ FDM 3 มิติ รวมถึงที่มันจะไปต่อไป
หลักการทำงานการพิมพ์ FDM 3D
หลักการหลัก
FDM หรือ Fused Deposition Modeling เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่เป็นหลักที่สุดและใช้งานง่ายที่สุดในปัจจุบัน หลักการหลักของมันเกี่ยวข้องกับการทำความร้อนวัสดุเทอร์โมพลาสติก (เช่น PLA, ABS) ไปยังจุดละลายของพวกเขาโดยใช้หัวฉีดที่ทำความร้อนในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จากนั้นการอัดขึ้นรูปวัสดุละลายได้อย่างแม่ แต่ละชั้นเย็นและแข็งอย่างรวดเร็วหลังจากการอัดขึ้นรูด, การเชื่อมต่อกับชั้นใต้มันอย่างปลอดภัย. กระบวนการซ้อนชั้นตามชั้นนี้ในที่สุดสร้างรูปแบบสามมิติท
ภาพรวมอย่างรวดเร็ว 15 วินาทีของกระบวนการพิมพ์ FDM
กระบวนการพิมพ์ FDM 3D
การสร้างแบบจำลอง
ก่อนอื่น ต้องสร้างรูปแบบดิจิตอลโดยใช้ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ (เช่น Tinkercad, Fusion 360, Blender เป็นต้น) รูปแบบนี้สามารถออกแบบได้ด้วยตัวเอง หรือดาวน์โหลดเป็นไฟล์ STL จากอินเทอร์เน็ต ยิ่งรูปแบบมีรายละเอียดมากขึ้น ผลที่พิมพ์จะใกล้กับผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์แบบ
การตัด
รูปแบบ 3 มิติที่เสร็จสมบูรณ์ถูกนําเข้าสู่ซอฟต์แวร์ตัด (เช่น Cura, PrusaSlicer) ซึ่ง "ตัด" รูปแบบ 3 มิติเป็นชั้นบางและสร้างรหัส G ที่ G-code เป็นชุดของคำแนะนำที่บอกเครื่องพิมพ์วิธีย้ายหัวพิมพ์ ควบคุมอุณหภูมิ และจัดการความเร็วในการอัดขึ้นรูดวัสดุสำหรับแต่ละชั้น
การพิมพ์
หลังจากตัดไฟล์ G-code จะถูกโอนไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (ผ่านไดรฟ์ USB หรือการเชื่อมต่อเครือข่าย) และเครื่องพิมพ์จะเริ่มทํางาน หัวฉีดที่ร้อนละลายวัสดุเทอร์โมพลาสติกซึ่งจะถูกอัดผ่านหัวพิมพ์ตามเส้
หลังการประมวลผล
เมื่อการพิมพ์เสร็จสิ้น มักจะต้องมีงานหลังการประมวลผลบางอย่าง ตัวอย่างเช่น การถอดโครงสร้างสนับสนุนที่ใช้ในระหว่างการพิมพ์ การขัดพื้นผิวที่หยาบหยาบเพื่อปรับปรุงความเรียบและความงามโดยรวม สําหรับชิ้นส่วนที่มีความต้องการเฉพาะ สามารถใช้การรักษาเพิ่มเติม เช่น การวาด, การกาว, หรือการขัดเงาเพื่อเพิ่มลักษณะหรือการทํางาน
จากเสมือนไปยังความเป็นจริง กระบวนการ FDM นี้มีตรรกะ มีอุปสรรคต่ำในการเข้า เรียนรู้ง่าย และเหมาะสําหรับผู้เริ่มต้น นักเรียน และผู้ผลิตในการเข้าสู่โลกของการพิมพ์
วัสดุทั่วไปสำหรับการพิมพ์ FDM 3D
ความนิยมที่แพร่หลายของ FDM เป็นส่วนใหญ่เนื่องจากความหลากหลายของวัสดุบริโภค ค่าใช้จ่ายต่ำ และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง ลองมาดูประเภททั่วไปที่มีอยู่ในตลาด:
| วัสดุ | คุณสมบัติและการใช้งานทั่วไป |
|---|---|
|
PLA (กรดโพลีลาคติก)
|
PLA ที่มาจากวัสดุที่สามารถทดแทนได้ เช่น ข้าวโพดและอ้าวน้ำตาล มีความปลอดภัย เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และปล่อยกลิ่นน้อยหรือไม่มีกลิ่นในระหว่างการ แนวโน้มการบิดบิดต่ำของมันให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพที่น่าเชื่อถือในเครื่องพิมพ์ 3 มิติเดสก์ท็อป เนื่องจากความต้านทานต่อความร้อนปานกลางและความแข็งแรงทางกลของ PLA เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความเครียดต่ำ เช่น รูปแบบการศึกษา ชิ้นส่วนแสดงผล สินค้าตกแต่ง และอุปกรณ์เสริม มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับรูปปั้น DIY, สิ่งสะสมอนิเมะ, โคมไฟที่กำหนดเอง, และตั้งโทรศัพท์ที่กำหนดเอง |
|
ABS (Acrylonitrile Butadiene สไตรีน)
|
ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกระแทก เหมาะสำหรับต้นแบบอุตสาหกรรมและชิ้นส่วนที่ใช้งาน อย่างไรก็ตาม มันปล่อยกลิ่นในระหว่างการพิมพ์ และมีแนวโน้มที่จะบิด ต้องมีห้องปิดและเตียงที่มีความร้อน |
|
TPU (โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติก)
|
มีความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นที่ดี เหมาะสำหรับการพิมพ์การใช้งานที่ยืดหยุ่น เช่น เท้ารองเท้าและแผ่นดูดช็อต มีความต้องการสูงขึ้นสำหรับความเร็วในการพิมพ์และการยึดติดเตียง |
|
PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) (โพลีเอทิลีนเทอร์เฟทลาตไกลโคล)
|
รวมความง่ายในการพิมพ์ PLA กับความแข็งแรงของ ABS ให้ความต้านทานต่อน้ำและความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางเคมีที่ดี มักจะใช้สำหรับภาชนะอาหารหรืออุปกรณ์กลางแจ้ง |
|
เส้นใยคอมโพสิต (เช่น ผสมกับผงไม้, คาร์บอนไฟเบอร์, อนุภาคโลหะ)
|
เช่น PLA ที่เสริมสร้างด้วยคาร์บอนไฟเบอร์, เส้นใยที่เหมือนไม้, วัสดุที่เต็มไปด้วยโลหะ ฯลฯ ทําให้ชิ้นส่วนที่พิมพ์มีคุณสมบัติทาง บริษัทบางบริษัทใช้คาร์บอนไฟเบอร์ PLA สําหรับชิ้นส่วนของโดรนและเปลือกหุ่นยนต์ วัสดุเหล่านี้ทําให้เกิดการสึกหรอหัวฉีดที่สําคัญระหว่างการพิมพ์ แนะนำให้ใช้หัวฉีดเหล็กแข็ง |
คู่มือการเลือกสี
ในแง่ของการเลือกสี วัสดุสิ้นสุดพิมพ์ FDM ยังมีความหลากหลายที่อุดมสมบูรณ์ ในหมู่พวกเขา เส้นใย PLA มีช่วงสีที่ครอบคลุมที่สุด ตั้งแต่สีแดง สีเหลือง สีฟ้า และสีเขียวพื้นฐาน ไปจนถึงสีที่เย็น, ฟลูโรเซนต์, สว่างในความมืด และผลพิเศษอื่น ๆ ที่ตอบสนองความต้องการ ABS และ PETG ยังมีตัวเลือกสีมากมายและมักจะใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการความแข็งแรงหรือความต้านทานต่อสภาพอากาศ แม้ว่า TPU จะมีทางเลือกน้อยกว่า แต่การพิมพ์สีพื้นฐานยังเป็นไปได้ สําหรับวัสดุคอมโพสิต เช่นไม้, คาร์บอนไฟเบอร์, และโลหะ, พวกเขาเป็นหลักโดดเด่นสำหรับเนื้อผิวของวัสดุของพวกเขา, ด้วยสีที่ค่อนข้างคงที่ เช่นไม้, คาร์บอนสีดำ, และสี
ในฐานะผู้ให้บริการการพิมพ์ 3 มิติที่กำหนดเองอย่างมืออาชีพ เราให้บริการเทคโนโลยีการพิมพ์ต่างๆ เช่น FDM, SLA, LCD และ SLM เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายตั้งแต่การออกแบบต้ ไม่ว่าคุณจะเป็นสถาบันการศึกษา ทีมผู้ผลิต หรือลูกค้าบริษัท เราสามารถให้บริการโซลูชั่นการพิมพ์ 3 มิติที่ปรับแต่งได้ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม รู้สึกอิสระที่จะเยี่ยมชมของเรา บริการพิมพ์ 3 มิติ แพลตฟอร์ม
การตั้งค่าและพารามิเตอร์การพิมพ์ FDM 3D
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดจากเครื่องพิมพ์ FDM เครื่องจักรและวัสดุที่ดีไม่เพียงพอ การตั้งค่าพารามิเตอร์คือ "จิตวิญญาณ" ที่แท้จริง การปรับพารามิเตอร์หลักหลายตัวกําหนดโดยตรงความแม่นยำความแข็งแรงและความงามของชิ้นส่วนที่พิมพ์:
อุณหภูมิการละลาย
วัสดุที่แตกต่างกันต้องมีอุณหภูมิเฉพาะ (เช่น PLA 190-220 ° C, ABS 230-250 ° C) อุณหภูมิต่ำเกินไปอาจทําให้เกิดการยึดยึดชั้นที่ไม่ดี ในขณะที่สูงเกินไปอาจทําให้เกิดการอุดตันหรือหัวฉีด
ความสูงชั้นและเส้นผ่าศูนย์กลางหัวฉีด
ความสูงชั้น 0.1-0.3 มม. ด้วยหัวฉีด 0.4 มม. เป็นการตั้งค่าทั่วไป หากต้องการรายละเอียดสูงสามารถเลือกความสูงชั้น 0.2 มม. + หัวฉีด 0.2 มม. แต่เวลาการพิมพ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเหมาะสำหรับรุ่นที่ดีหรือชิ้นส่วนแสดงผล
ความหนาแน่นและโครงสร้างการสนับสนุน Infill
ความหนาแน่นของการเติม (10% -100%) กําหนดความแข็งแรงและน้ำหนักของชิ้นส่วน ชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ในเกรดอุตสาหกรรมมักจะใช้การเติมน้ำผึ้ง 50% โครงสร้างการสนับสนุนจะต้องสร้างขึ้นอย่างฉลาดโดยใช้มุมแขวน (> 45 °) เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายพื้นผิวในระหว่างการถอด
การพิมพ์ 3D FDM กับ SLA
ในการหารือเกี่ยวกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ FDM เกือบจะถูกเปรียบเทียบกับ SLA (Stereolithography) เสมอ เหตุผลก็เรียบง่าย ทั้งสองเหล่านี้เป็นตัวแทนของโซลูชั่นการพิมพ์ที่เป็นหลักที่สุด แต่แตกต่างกันทางเทคโนโลยี FDM เป็นที่รู้จักกันสำหรับค่าใช้จ่ายต่ำและความหลากหลาย ในขณะที่ SLA โดดเด่นในความแม่นยำและรายละเอียดสูง การเปรียบเทียบระหว่างทั้งสองได้กลายเป็นหนึ่งในเกณฑ์การตัดสินที่สำคัญที่สุดสําหรับผู้ใช้เมื่อเลือกอุปกรณ์การพิมพ์ 3D
การเปรียบเทียบเทคโนโลยี
| ด้านเปรียบเทียบ | FDM (การสร้างแบบจำลองการฝากผสม) | SLA (Stereolithography) |
|---|---|---|
| ความแม่นยำในการพิมพ์ |
เฉลี่ยความสูงชั้น 0.1-0.3 มม. เส้นชั้นที่มองเห็นได้บนพื้นผิว
|
สูงถึง 0.025 มม. พื้นผิวเรียบ
|
| ความเร็วในการพิมพ์ |
เร็วกว่า เหมาะสำหรับการพัฒนาต้นแบบและชิ้นส่วนขนาดกลางถึงขนาด
|
ค่อนข้างช้า เหมาะสำหรับการพิมพ์ความแม่นยำสูงขนาดเล็ก
|
| ประเภทวัสดุ |
PLA, ABS, TPU, PETG, เส้นใยคอมโพสิต ฯลฯ
|
เรซินที่มีความไวต่อแสง ประเภทที่ค่อนข้างน้อย
|
| ค่าใช้จ่ายในการพิมพ์ |
ทั้งอุปกรณ์และค่าใช้จ่ายของสินค้าบริโภคมีอุปสรรคการเข้าถึงที่ต่ำมาก
|
ราคาอุปกรณ์และสินค้าบริโภคสูง ค่าใช้จ่ายหลังการประมวลผลยังสูง
|
| ความยากในการดำเนินงาน |
ง่ายและใช้งานง่าย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น
|
ต้องทำความสะอาดและบ่อ การดำเนินงานที่ซับซ้อนมากขึ้น
|
| สร้างปริมาณ |
ปริมาณการสร้างขนาดใหญ่เหมาะสำหรับการทำชิ้นส่วนโครงสร้าง
|
ปริมาณการสร้างขนาดเล็ก เหมาะสำหรับรุ่นที่แม่นยำ (เครื่องจักรเกรดอุตสาหกรรมมีปริมาณการสร้างมากขึ้นและสามารถรองรับการพิมพ์แบทช์ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น)
|
| สถานการณ์ที่ใช้ได้ |
การศึกษา ผู้ผลิต การใช้ในบ้าน ต้นแบบวิศวกรรม ชิ้นส่วนที่ใช้งาน
|
การแพทย์, เครื่องประดับ, แม่พิมพ์ความแม่นยำอุตสาหกรรม, ตัวอย่างแสดงผล
|
ดังนั้น แม้ว่าการพิมพ์ 3 มิติ SLA จะมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในแง่ความแม่นยำและคุณภาพพื้นผิว FDM มีข้อดีที่ครอบคลุมมากขึ้นในค่าใช้จ่าย ความเข้ากันได้กับวัสดุ ความสะดวกในการดําเ
ข้อดีหลักของการพิมพ์ FDM 3D
ประสิทธิภาพต้นทุนสูงมาก
ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์พิมพ์หรือค่าใช้จ่ายของสินค้าบริโภค FDM ต่ำกว่า SLA อย่างมาก ทําให้มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ใช้แต่ละคน สถาบันการศึกษา และบริษั ตัวอย่างเช่น PLA 1 กิโลกรัมมีราคาไม่แพงมาก ในขณะที่เรซินที่มีความไวต่อแสงมีราคาแพงกว่าต่อหน่วยอย่างมาก
ความหลากหลายของวัสดุที่อุดมไปด้วยการใช้งานที่กว้างขวาง
FDM รองรับวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่หลากหลาย รวมถึงวัสดุที่แข็ง ยืดหยุ่น และคอมโพสิต ซึ่งสามารถใช้ในการพิมพ์ชิ้นส่วนโครงสร้าง, จิก, อุปกรณ์ติดตั้ง, รูปปั้นสร้างสรร
การใช้งานที่เป็นมิตรและการบำรุงรักษาง่าย
ไม่มีการจัดการเรซิน ไม่มีกลิ่นที่แข็งแกร่ง ขั้นตอนการทำงานที่ชัดเจน แม้แต่ผู้เริ่มต้นสามารถเริ่มต้นได้อย่างรวดเร็ว ทําให้มันสะดวกในการใช้ในโรงเรียน, สำนักงาน, หรือสภาพแวดล้อมที่บ้าน.
เหมาะสำหรับการพิมพ์ขนาดใหญ่และแบทช์
เครื่อง FDM รองรับปริมาณการสร้างที่ใหญ่กว่า เหมาะสำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนกลางถึงขนาดใหญ่ รวมกับการพิมพ์หลายหัว, การตัดอย่างรวดเร็ว, และความสามารถในการพิมพ์แบทช์, ประสิทธิภาพการผลิตสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
ความก้าวหน้าทางเทคนิคและแนวโน้มการพัฒนาในการพิมพ์ FDM 3D
อย่าคิดว่า FDM เป็นเพียงสําหรับการทำของประดับเล็ก ๆ เท่านั้น ด้วยความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์วัสดุ, ความแม่นยำของอุปกรณ์, และระดับความฉลาด, เทคโนโลยีการพิมพ์ FDM 3 มิติกําลังผ่านข้อจํากัดของมันอย่างต่
การบินอวกาศ
เออร์บัสใช้วัสดุ ULTEM™ 9085 พร้อมเทคโนโลยี FDM เพื่อพิมพ์ส่วนประกอบการบินสําหรับเครื่องบิน A350 XWB วัสดุนี้มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและคุณสมบัติที่ช่วยลดไฟ ช่วยลดต้นทุนการผลิตและเวลาการผลิตอย่างมาก
สาขาการแพทย์
วัสดุ Polyether Ether Ketone (PEEK) เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ถูกใช้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ การปลูกศีรษะที่กำหนดเองและเครื่องมือแพทย์กระด
การผลิตที่สมาร์ท
การพิมพ์ FDM กําลังบรรลุอัตโนมัติและความฉลาดอย่างค่อยๆ โดยการรวมอัลกอริทึม AI และระบบการติดตามในเวลาจริง มันเป็นไปได้ที่จะตรวจจับและแก้ไขข้อบกพร่องในระหว่างกระบวนการพิมพ์ ปรับปรุงคุณภาพและการพิมพ์
นอกจากนี้ การพัฒนาอุปกรณ์ FDM ระดับอุตสาหกรรมกําลังเร่งขึ้น ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติขนาดใหญ่ที่สามารถสร้างปริมาณมากกว่า 1 ลูกบาศก์เมตร ทําให้การพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และซับซ้
แม้ว่า FDM จะมีข้อดีในความนิยม แต่ข้อบกพร่องของมัน เช่น ความแข็งแรงระหว่างชั้นต่ำและความต้านทานต่ออุณหภูมิที่ไม่ดี ยังคงจํากั ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงในการดึงของชิ้นส่วนไนลอน FDM เป็นเพียงประมาณ 80% ของชิ้นส่วนที่ฉีดปั้น และอุณหภูมิการใช้งานในระยะยาวของพวกเขาไม่เกิน 100 ° C ในอนาคต ความขัดขวดในการทํางานต้องเอาชนะผ่านการปรับเปลี่ยนวัสดุ (เช่นการเสริมสร้างนาโนฟิลเลอร์) และการปรับปรุงกระบวนการ (เช่นการเชื่อมอัลตราโซนิก)
คุณค่าหลักของเทคโนโลยี FDM คือการทําให้เกิดนวัตกรรมในราคาต่ำ ไม่ว่าจะเป็นนักเรียนที่สร้างโครงการจบการศึกษา หรือสตาร์ทอัพที่ตรวจสอบต้นแบบผลิตภัณฑ์ FDM ให้ความสามารถในการ "ออกแบบและสร้างตามความต้องการ" ในขณะเดียวกัน ความเสริมสมบูรณ์ทางเทคโนโลยีกับ SLA (เช่น FDM สําหรับชิ้นส่วนที่ทํางาน + SLA สําหรับชิ้นส่วนแสดงผล) กําลังขับเคลื่อนการพิมพ์ 3 มิติเข ตามที่ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมคาดการณ์ เทคโนโลยี FDM จะเห็นการใช้งานที่กว้างขวางในการผลิตจำนวนมากที่กำหนดเอง และการปฏิวัติการผลิตนี้ที่ทอจากเทอร์โมพลาส