Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Printen: Uitgebreid Technisch Overzicht

Fused Deposition Modeling (FDM) is een extrusie-gebaseerde 3D-printtechnologie. De bouwmaterialen die in FDM gebruikt worden, zijn thermoplastische polymeren en komen in filamentvorm. In FDM wordt een deel geproduceerd door selectief gesmolten materiaal laag voor laag te depositeren in een pad gedefinieerd door het CAD-model. Vanwege de hoge nauwkeurigheid, lage kosten en grote materiaalselectie is FDM een van de meest gebruikte 3D-printtechnologieën over de hele wereld.

Hoe Werkt Fused Deposition Modeling (FDM)?

FDM-technologie gebruikt het bouwmateriaal in de vorm van thermoplastische filamenten die vloeibaar gemaakt en opnieuw verhard worden in de gewenste vorm volgens het gedefinieerde CAD-model.

Een FDM-printer bestaat uit twee spoelen: een voor het bouwmateriaal en de ander voor het ondersteuningsmateriaal respectievelijk. Het Fused Deposition Modeling 3D-printproces volgt deze hoofstappen:

• Stap 1 – Na invoer van de CAD-data, wordt het al geladen vaste bouwmateriaalfilament vloeibaar gemaakt met behulp van hitte in de verflüssiger kop.
• Stap 2 – Deze vloeibare vloeistofkunststof wordt op het schuimende bouwplatform als een laag aangebracht via de extrusieduise die in alle richtingen beweegt zoals gedefinieerd in de CAD-data. Dit proces van het toevoegen van vloeibare/half-zachte lagen één boven de ander wordt herhaald. Als het ontwerp bestaat uit overhangs of structuren die potentiëel kunnen vervormen of buigen, worden ondersteuningsstructuren gebruikt. Het ondersteuningsmateriaal kan hetzelfde zijn als het bouwmateriaal of elk ander materiaal naar keuze.

• Stap 3 – In het geval ondersteuningsstructuren gebruikt zijn, worden ze later verwijderd zodra de build compleet is.

Materialen voor FDM 3D-printen

Onder de meest wijd gebruikte rigide kunststoffen voor fused deposition modeling biedt Xometry: ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, Nylon PA12, Nylon PA12 Koolstof-gevuld, Koolstofvezel Versterkt Polyamide 12, PC-ABS Polycarbonaat, PC-ISO Polycarbonaat, PC-achtig Heat Resist Translucent, PC-Polycarbonaat, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010 en ULTEM 9085.

ASA, een amorfe thermoplast met verbeterde weerbestendigheid, wordt veel gebruikt in prototyping dankzij de uitstekende mechanische eigenschappen. Plus, het is beschikbaar in een grote variëteit aan kleuren.

Voordelen van FDM-technologie

Wat betreft het FDM-proces, zijn dit de belangrijkste factoren die het een van de meest populaire 3D-printtechnologieën maken.

Kosteneffectiviteit

FDM is bekend als een van de goedkoopste opties voor 3D-printen. Wanneer de vereiste hoeveelheid van een eenheid tot een kleine batch is, is FDM de ideale optie vergeleken met duurdere tegenhangers zoals SLA of SLS. Bovendien is het bouwmateriaal goedkoper en wijd beschikbaar, wat prototyping, her-prototyping en verbeteringen in ontwerp minder duur maakt om te printen dan met andere technologieën.

Kleur- en oppervlakteafwerkingskosten zijn ook verminderd omdat de prints gekleurd met een fatsoenlijke oppervlakteafwerking direct uit de printer komen zonder de rommel van extra nabewerking.

Snelle Doorlooptijd

Het FDM-proces is snel in termen van printsnelheden, sneller dan veel andere technologieën. Aangezien de bouwfilamenten gemakkelijk beschikbaar zijn, is er geen probleem met tijd bij het printen van grote batches. Xometry levert FDM-geprinte delen in slechts 3 werkdagen.

Kan in Volle Kleur Printen

Meer dan 40 kleuren zijn beschikbaar voor FDM-printers, en het aantal kleuropties neemt dagelijks toe. De kleur van het einddeel is precies de kleur van het gebruikte filament. Als de gewenste kleur niet behaald wordt, zijn nabewerkingsmethodes zoals verven of schilderen ook beschikbaar.

Minder Materiaalverspilling

Aangezien de FDM-printer print door het filament te smelten en te verharden, is er geen kans op verspilling zoals bij MJF of SLS waar poeder gebruikt wordt en vatbaar is voor verspilling. Er is ook een kans om de ondersteuningsstructuren te elimineren wanneer het model zorgvuldig ontworpen is.

Brede Variëteit aan Materialen

Meer dan 10 verschillende variëteiten van kunststoffilamenten zijn beschikbaar voor FDM. Van lage sterkte tot hoge sterkte materialen (PP, TPU, Nylon PA, ABS, PETG, PLA, PC in oplopende volgorde van treksterkte), heeft FDM een uitgebreide lijst met materialen waarmee het kan printen. Het is aan de fabrikant wat te gebruiken afhankelijk van de behoefte. Een ander voordeel is de materiaalbeschikbaarheid. De materialen worden vaak gebruikt en zijn daarom gemakkelijk op de markt verkrijgbaar voor een lage prijs.

Nadelen van FDM-proces

Naast de voordelen die het biedt, zijn er ook een paar veelvoorkomende nadelen die FDM bezit.

Significante Laagtrapping (Layer Stepping)

De oppervlaktekwaliteit van FDM-geprinte delen is niet glad zoals hars-geprinte delen van SLA of Carbon DLS. Omdat FDM werkt door gesmolten plastic laag voor laag te droppen, is de trapprofilering of laagtrapping duidelijk zichtbaar. De afbeelding toont een ruw oppervlak door het trapprofiel-effect. Bovendien maakt het laagadhesiemechanisme FDM-delen anisotroop. Nabewerking is vereist om het oppervlak glad te maken en kost meer.

Zweet Kleine Details

Vanwege de aard van gesmolten plastic, zweet FDM kleine kenmerken en heeft de laagste dimensionele nauwkeurigheid en resolutie vergeleken met andere 3D-printtechnologieën en is dus niet geschikt voor delen met ingewikkelde details. FDM is zeker een goede optie voor prototyping waar kleine details niet belangrijk zijn. Als details en dimensionele nauwkeurigheid een zorg zijn, is het beter om FDM te vermijden.

Xometry's FDM 3D-printdiensten

Xometry Europe biedt Fused Deposition Modeling diensten online, voor on-demand 3D-printprojecten, voor zowel prototypes als grote batches. Met een netwerk van meer dan 2.000 partners in heel Europa, kan Xometry FDM 3D-printdelen leveren in maximaal 3 dagen. Upload uw CAD-bestanden naar Xometry Instant Quoting Engine om een instant offerte te krijgen met diverse productieopties beschikbaar voor FDM 3D-printen.