Fused Deposition Modeling (FDM): Voordelen, nadelen en praktische inzichten

Fused deposition modeling (FDM) is een populaire vorm van additieve productie die het smelten, uitpersten en depositeren van filament op een printbed omvat om objecten laag voor laag op te bouwen. Het FDM 3D-printproces is hooggeautomatiseerd, dus zodra u uw digitale bestand naar uw 3D-printpartner stuurt, hoeven ze het alleen maar te slicen, naar de printer te sturen en het printbed te kalibreren.

FDM is een populaire keuze voor snelle 3D-prototyping, maar kan ook worden gebruikt om medische hulpmiddelen, gespecialiseerde productiehulpmiddelen, auto-onderdelen en meer te creëren. Hoewel FDM de meest voorkomende vorm van 3D-printen is, moet u de voor- en nadelen van fused deposition modeling afwegen om te bepalen of het het beste proces is voor uw behoeften. Hier is wat u moet weten.

Voordelen van fused deposition modeling

Snelheid is een van de grootste redenen om FDM 3D-printen te gebruiken. U kunt een compleet onderdeel in een paar minuten of een paar uur 3D-printen, wat uw levertijden verkort en het prototypingproces versnelt. FDM stelt u ook in staat om grotere objecten te printen, en het gemakkelijk schaalbare ontwerp van FDM-printers betekent een lage kosten-tot-grootte verhouding.

Wat materialen betreft, heeft u bij FDM veel keuzes. FDM-printers accepteren een breed scala aan filamentmaterialen en kleuren, en ze zijn vaak budgetvriendelijk. Veelvoorkomende FDM-filamentmaterialen zijn acrylonitriel-butadieen-styreen (ABS), polyethyleentereftalaatglycol (PETG), polylactidezuur (PLA) en nylon.

Nadelen van fused deposition modeling

Het hoofdnadeel van fused deposition modeling 3D-printen is de lage resolutie. Niet alleen betekent de relatief dikke laaghogte van FDM dat het niet ideaal is voor onderdelen met kleine details, maar het betekent ook dat afgeronde producten waarschijnlijk ruwe oppervlakken zullen hebben en post-processing vereisen om een gladde afwerking te bereiken. Hoewel dampgladstrijken, gatvullen en epoxyhechting het uiterlijk van een onderdeel kunnen verbeteren, zullen deze processen de productietijden ook verlengen. Als gevolg hiervan zijn FDM-printers niet ideaal voor het produceren van onderdelen die gladde afwerkingen of een hoge resolutie vereisen.

Omdat FDM-printers doorgaans filamenten laag voor laag in één richting plaatsen, zijn de resulterende prints anisotroop en geneigd tot breken, vooral waar de lagen elkaar ontmoeten. FDM-onderdelen kunnen bijvoorbeeld gemakkelijk breken bij compressiekrachten parallel aan hun lagen. Afwisselen tussen het printen van lagen op de X- en Y-as kan een print versterken, maar voor de meeste toepassingen compenseert het lichtere gewicht van een FDM-onderdeel een lichte vermindering in sterkte.

Ondersteuningsstructuren zijn nodig bij het printen met FDM, wat betekent dat uw prints meer materiaal, tijd en post-processing zullen vereisen dan als ze gemaakt waren met een proces zoals HP Multi Jet Fusion, dat geen ondersteuningsstructuren vereist. Er zijn diverse 3D-printprocessen die ondersteuningsstructuren vereisen, hoewel ze de kosten en tijdlijnen licht kunnen verhogen.

Wanneer FDM gebruiken

Gegeven deze beperkingen, zijn er sommige projecten waar een ander 3D-printproces zoals stereolithografie (SLA) een betere pasvorm kan zijn. Net als FDM bouwt SLA onderdelen laag voor laag op, maar in tegenstelling tot FDM, hardent en cureert SLA vloeibare hars via laserfotopolymerisatie. Bij het vergelijken van SLA vs. FDM, moet u rekening houden met:

Bouwvolume

SLA 3D-printers hebben doorgaans kleinere bouwplaten dan FDM-printers, wat de onderdeel- of batchgrootte beperkt. Grote-formaat SLA 3D-printers zijn ook zeldzamer, langzamer, duurder en verkwistender dan groot-formaat FDM-printers, dus als u een groot onderdeel of verschillende kleinere onderdelen gelijktijdig moet printen, kan FDM praktischer zijn.

Printsnelheid

Bij het printen van kleine onderdelen is het verschil in snelheid tussen FDM- en SLA-printers vaak verwaarloosbaar. Als u echter grotere componenten snel moet produceren, kunt u grotere dijkgroottes en dikkere lagen gebruiken om het printproces te versnellen met FDM-printers. De afweging is dat uw eindobject een lagere resolutie zal hebben. U kunt ook een lager vulpercentage gebruiken om het printen te versnellen, hoewel er een lichte vermindering in de uiteindelijke onderdeelsterkte kan zijn.

Materialen

SLA-printers accepteren verschillende typen vloeibare harsen, waaronder biocompatibele materialen, wat de technologie ideaal maakt voor prototypes van medische hulpmiddelen. SLA-materialen zijn ongeschikt voor veel industriële eisen en komen doorgaans alleen in zwart, wit, grijs, geel, magenta en cyaan. U heeft meer materiaal- en kleuropties als u FDM-filamenten gebruikt, hoewel u, als u op zoek bent naar heldere of transparante materialen, waarschijnlijk een betere pasvorm bij SLA vindt. Het is ook de moeite waard om te vermelden dat FDM-filamenten doorgaans goedkoper zijn dan SLA-harsen en meer onderdelen per eenheid opleveren.

Resolutie, precisie en oppervlakteafwerking

Er is een verschil in FDM vs. SLA oppervlaktekwaliteit door de laaggrootte en hoe elke technologie werkt. Doorgaans bieden FDM-printers lagere printresoluties en kunnen ze zelfs onderdelen produceren met zichtbare lagenlijnen.

Aan de andere kant kunnen SLA-printers resoluties bereiken van slechts 25 micron dankzij de precisie van laserhardening en lager risico op thermische uitdiking en krimp. Dus u kunt beter af zijn met printen op een SLA-printer als u een complex ontwerp met fijne kenmerken, een organische structuur of een klein onderdeel heeft, of als u gladde afwerkingen of strakke dimensionale tolerantiën nodig hebt.

Breng uw ideeën tot leven met Fast Radius

FDM's betaalbare filamenten en snelle printsnelheden maken het het ideale proces voor het snel maken van proof-of-concept modellen of grote prototypes van eenvoudige onderdelen. Het is echter beperkt door de lage resolutie en gelaagde oppervlakteafwerking. Als u niet zeker weet of FDM het beste is voor uw project, neem dan contact op met een expert.

Fast Radius' ingenieurs kunnen alle vragen beantwoorden over de voor- en nadelen van fused deposition modeling en u begeleiden door het gehele productieproces. We kunnen u zelfs helpen uw ontwerp te optimaliseren voor FDM 3D-printen, eindgebruiksonderdelen te produceren, en meer. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen!

Als u meer wilt leren over hoogpresterende industriële FDM-kunststoffen, additieve productie-ontwerpprincipes en meer, bekijk dan ons kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerteaanvraag