FDM 3D printen

Met de soorten 3D-printers die nu beschikbaar zijn, is het nogal verwarrend geworden om de juiste 3D-printer voor een bepaalde taak te kiezen. Het feit dat 3D-printers steeds beter en betaalbaarder worden, vergroot het dilemma alleen maar. In dit artikel vertellen we je daarom alles over FDM 3D printen en waarom we bij 3DLabs gekozen hebben vrijwel alle 3D geprinte onderdelen met deze techniek te printen.

Wat is FDM?

Fused Deposition Modeling (FDM), of Fused Filament Fabrication (FFF), is een additive manufacturing-proces dat behoort tot de familie van materiaalextrusie. In FDM wordt een object gebouwd door gesmolten materiaal selectief laag voor laag af te zetten in een vooraf bepaald pad. De gebruikte materialen zijn thermoplastische polymeren en worden in de machine gevoerd in filamentvorm.

FDM is de meest gebruikte 3D-printtechnologie; het vertegenwoordigt het grootste aantal geïnstalleerde 3D-printers wereldwijd en is vaak de eerste technologie waaraan mensen worden blootgesteld. In dit artikel worden de basisprincipes en de belangrijkste aspecten van de technologie gepresenteerd.

 

Hoe werkt FDM?

Hier is hoe het FDM-fabricageproces werkt:

  1. Een spoel thermoplastisch filament wordt eerst in de printer geladen. Zodra het mondstuk de gewenste temperatuur heeft bereikt, wordt het filament naar de extrusiekop gevoerd en in het mondstuk waar het smelt.
  2. De extrusiekop is bevestigd aan een 3-assig systeem waardoor hij in de X-, Y- en Z-richting kan bewegen. Het gesmolten materiaal wordt in dunne strengen geëxtrudeerd en laag voor laag op vooraf bepaalde plaatsen neergeslagen, waar het afkoelt en stolt. Soms wordt de afkoeling van het materiaal versneld door het gebruik van koelventilatoren die op de extrusiekop zijn bevestigd, dit kan namelijk helpen bij een betere hecting of overbruggings mogelijkheden.

III. Om een ​​gebied te vullen, zijn meerdere passages vereist (vergelijkbaar met het kleuren van een rechthoek met een stift). Wanneer een laag klaar is, beweegt het bouwplatform naar beneden (of de extrusiekop omhoog) en wordt een nieuwe (superdunne) laag afgezet. Dit proces wordt herhaald totdat het onderdeel is voltooid.

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij FDM-afdrukken

Helaas is FDM-printen vaak geen kant-en-klare oplossing om een ​​3D-ontwerp tot leven te brengen. Afhankelijk van de complexiteit van het ontwerp, het specifieke 3D-printermodel, het filament waarmee je werkt en de eigenschappen die je wilt dat je print krijgt, zijn er veel aanpassingen die gemaakt moeten worden voor succesvol FDM-printen. Belangrijke factoren om rekening mee te houden zijn bijvoorbeeld:

Printerparameters

Bij de meeste FDM-systemen kunnen verschillende procesparameters worden aangepast, waaronder de temperatuur van zowel het mondstuk als het bouwplatform, de bouwsnelheid, de laaghoogte en de snelheid van de koelventilator. Deze worden over het algemeen door de operator ingesteld, dus de ontwerper hoeft zich er weinig zorgen over te maken. Wat belangrijk is vanuit het perspectief van een ontwerper, is de bouwgrootte, laaghoogte en toleranties. Neem contact met ons op om te checken of jouw model printbaar is.

Vulling en schaaldikte

FDM-onderdelen worden meestal niet solide geprint om de print kosten te verlagen en materiaal te besparen. In plaats daarvan wordt de buitenomtrek getraceerd met behulp van verschillende passages, de zogenaamde schaal, en het interieur is gevuld met een interne structuur met lage dichtheid, de vulling genoemd. Deze vulling is bij 3DLabs standaard 20%, maar in toepassingen waar stevigheid van de 3D print gewenst is kan ook (tegen een meerprijs) massief geprint worden.

Laaghechting

Een goede hechting tussen de afgezette lagen is erg belangrijk voor een FDM-onderdeel. Wanneer de gesmolten thermoplast door het mondstuk wordt geëxtrudeerd, wordt het tegen de vorige laag gedrukt. Door de hoge temperatuur en de druk wordt het oppervlak van de vorige laag opnieuw gesmolten en kan de nieuwe laag met het eerder bedrukte deel worden verbonden. Dit vereist veel optimalisatie door de eindgebruiker en is vaak niet optimaal bij consumenten printers.

Vervorming

Vervorming is een van de meest voorkomende defecten bij FDM. Wanneer het geëxtrudeerde materiaal afkoelt tijdens het stollen, nemen de afmetingen af (of soms toe). Omdat verschillende delen van de afdruk met verschillende snelheden afkoelen, veranderen hun afmetingen ook met verschillende snelheden. Differentiële koeling veroorzaakt de opbouw van interne spanningen die de onderliggende laag naar boven trekken, waardoor deze kromtrekt. Om dit kromtrekken te voorkomen dient een FDM 3D printer altijd in een behuizing geplaatst te worden, zo kunnen hogere toleranties behaald worden en trekt een model niet scheef of krom.

Afwerking

Voltooide FDM prints hebben helaas nooit een compleet mat of glanzend oppervlak. Doordat deze 3D geprinte onderdelen uit verschillende laagjes zijn opgebouwd ontstaan er een soort kleine ribbeltjes aan zijkant van de print. Normaalgesproken zijn deze bijna niet zichtbaar, maar bij sommige materiaalkeuzes of toepassingen kunnen ze toch roet in het eten gooien. Daarom worden 3D geprinte onderdelen soms opgeschuurd of in een andere oriëntatie geprint zodat deze laagjes geen problemen (kunnen) veroorzaken. Bij 3DLabs bieden wij twee texturen voor de onderzijde van de print. Voor onze print calculator kiezen wij deze zelf op basis van het type print.

Voordelen en beperkingen van FDM

De belangrijkste voor- en nadelen van de technologie worden hieronder samengevat:

Voordelen

  • FDM is de meest kosteneffectieve manier om op maat gemaakte thermoplastische onderdelen en prototypes te produceren.
  • De doorlooptijden van FDM zijn kort (net zo snel als levering op de volgende dag), vanwege de hoge beschikbaarheid en snelheid van de technologie.
  • Er is een breed scala aan thermoplastische materialen beschikbaar, geschikt voor zowel prototyping als enkele niet-commerciële functionele toepassingen.

 

Beperkingen

  • FDM-printers vergen veel specifieke kennis en frequent onderhoud.
  • FDM-onderdelen hebben soms zichtbare laaglijnen, dus nabewerking kan vereist zijn voor een gladde afwerking.

Conclusie

FDM-printen is tegenwoordig met een ruime marge de meest populaire en meest gebruikte 3D-printtechnologie. Ondanks het wijdverbreide gebruik heeft FDM-technologie nog steeds zijn beperkingen en vergt het de nodige kennis en tijd. Om deze reden kun je het beste een 3D print service inschakelen. Op zoek naar iemand die je kan helpen met 3d printen? Bij de 3Dlabs kunnen wij ondersteuning bieden in het gehele proces. Met veel ervaring in 3D printen en tekenen helpen wij je naar een perfect eindresultaat. Neem nu contact met ons op of gebruik onze print calculator om je prijs direct te berekenen.