.

FDM (FDM - Fused Deposition Modeling) технология

 FDM (FDM - Fused Deposition Modeling) – Процесс послойного наложения расплавленной полимерной нити. FDM-система позволит превратить концепцию изделия в реальный прототип, проверить прототип на соответствие форме и размерам и даже смоделировать работоспособность изделия, не прибегая к излишним временным и материальным затратам.

При помощи FDM-технологии можно создавать трехмерные объекты из твердотельных или поверхностных электронных моделей, полученных в CAD-системе. Термопластичный моделирующий материал в форме тонкой нити, диаметром 0.07 дюйма (1,78 мм), подаётся в экструзионную (выдавливающую) головку с системой регулировки температуры, где он разогревается до полужидкого состояния. Выдавливающая головка наносит материал очень тонкими слоями на неподвижное основание, формируя за один проход законченный слой детали. Последующие слои наносятся на предыдущие, отвердевают, соединяются друг с другом 

Процесс начинается с проектирования концептуальной геометрической модели на рабочей станции CAD-системы, непосредственно процесс изготовления прототипа  - с программного обеспечения QuickSlice фирмы Stratasys, которое в течение нескольких минут обрабатывает stl-файл, математически разбивая концептуальную модель на горизонтальные слои - сечения. В случае необходимости с помощью программного обеспечения SupportWorks автоматически формируются поддерживающие (опорные) структуры. При создании модели используется два вида материала: первый (основной) – для формирования самой модели, а другой – в качестве опорного (материал поддержки). Поддержка легко удаляется, оставляя чистую и гладкую поверхность раздела между поддержкой и моделью, что в результате даст превосходное качество законченной модели.

Траектория перемещения инструмента задается оператором простым нажатием соответствующей клавиши, и эти данные в цифровой форме вводятся затем в FDM-установку. Установка обеспечивает перемещение по осям X, Y и Z, при этом за один проход создается один слой модели. Полученные таким способом прототипы можно затем маркировать, шлифовать, красить, сверлить.

Преимущество этого способа заключается в том, что существует огромная палитра материалов, позволяющая пользователю подбирать именно тот материал, который лучше всего соответствует его требованиям к изготавливаемой модели. Кроме того, важен тот факт, что в процессе построения модели можно изменять материал.

Инсталляция FDM-системы исключительно проста - нужно всего лишь вставить вилку в розетку. Систему можно использовать в любом офисном помещении, поскольку не требуется никаких специальных условий работы (вентиляция, дополнительная инфраструктура или специальные разрешения). Все поставляется в виде  законченного решения,  которое  позволяет конструкторскому коллективу быстрее проектировать, проверять и изготавливать свои изделия.

Системы FDM имеют модульную конструкцию, что позволяет пользователям наращивать возможности системы по мере роста сложности изготавливаемых прототипов. Базовая система любой модели включает все необходимые компоненты для изготовления моделей и прототипов из материала одного типа (обычно из ABS-пластика). Существуют дополнительные модули, позволяющие расширять функциональные возможности системы благодаря использованию других типов моделирующих материалов – литьевой воск, специальный медицинский ABS-пластик, полиэстер (полиэфирный компаунд).

Разработчиком технологии FDM и производителем оборудования является компания Stratasys. Фирма Stratasys была основана в 1988 году и является одним из первых производителей прототипов. В установках FDM 1000/1500/1600 систематически увеличивался размер камеры, где происходит построение детали, что дало возможность изготавливать модели и прототипы большего размера. Новая установка FDM Quantum (), представленная компанией Stratasys, имеет камеру, позволяющую изготавливать прототипы наибольших размеров.

Появление новой установки FDM Quantum открыло новые возможности в изготовлении моделей и прототипов. Эта установка позволяет быстро и точно создавать функциональные модели больших размеров и их элементов из ABS-пластика. Скорость построения модели-прототипа и простота использования установки FDM Quantum позволяют изготавливать модели-прототипы в течение нескольких часов (в зависимости от размера детали).

Прочность и долговечность моделей, изготовленных на установке FDM Quantum из ABS-пластика, позволяют собирать из них конструкции для проверки их функциональности. Модели сохраняют свои геометрические параметры неограниченное время независимо от влажности, наличия или отсутствия ультрафиолетового или магнитного излучения и выдерживают нагрев до 150° С. Точность изготовления прототипов составляет ±0.127 мм.

Применение новой технологии WaterWorks, позволяющей использовать вымываемый материал поддержки, дает неограниченные возможности построения деталей со сложной внешней и внутренней геометрией. Применение экологически чистых технологий и материалов для изготовления моделей-прототипов, позволяет избежать временных и денежных затрат на создание специальных условий для эксплуатации установки FDM Quantum и размещать ее в непосредственной близости от рабочих мест конструкторов. В таблице 3.2 приведены основные характеристики оборудования от Stratasys, изделия, изготовленные по технологии FDM. 

Таблица 3.2 

 

FDM 2000

FDM 3000

FDM 8000

FDM Quantum

Размер формируемой детали

254*254*254 мм

254*254*406 мм

457*457*609 мм

600*500*600 мм

Толщина слоя

0,254-2,54 мм/

0,05-0,762 мм

0,254-2,54 мм/

0,05-0,762 мм

0,254-2,54 мм/

0,05-0,762 мм

0,38-0,51 мм/

0,18-0,25 мм

Точность

0,1 мм

0,1 мм

0,1 мм

0,1 мм

Материалы

 

 

 

ABS

ABSi

литьевой воск

E20-эластомер

ABS

ABSi

ABS

ABSi

E20-эластомер

ABS

 

Технологии и оборудование Stratasys используют следующие компании: DaimlerChrysler, Hewlett-Packard, Mercedes Benz St., General Motors, Ford, Kodak, Boeing, Motorola, Xerox, Rowenta, Lockheed Martin и др.