FDM

Fused Deposition Modeling

Princíp a materiál

Vlákna nataveného termoplastu sú vytláčané z hrotu vyhrievanej dýzy, ktorá sa pohybuje v osiach X a Y. Tenké vlákna sú ukladané na plošinu, ktorá má podstatne menšiu teplotu, čo zaručuje rýchle chladnutie nataveného termoplastu. Po znížení tejto plošiny o presne definovanú hodnotu hrúbky jednej vrstvy sa ukladá ďalšia vrstva. Takýmto spôsobom sa vytvára súčiastka. Výška jednotlivých vrstiev sa pohybuje na hodnote 0,05 až 0,3 mm a to v závislosti na požiadavkách na akosť výsledného povrchu súčiastky. Pri tejto metóde je v závislosti na tvarovej zložitosti súčiastky potrebné použiť aj podperný materiál. Tento sa používa pokiaľ sa nachádzajú duté časti, otvory alebo prečnievajúce časti na súčiastke.

Materiály bežne používané pri FDM


ABS - Akrylonitril butadién styrén

Tento materiál je amorfný termoplastický kopolymér a patrí k najpoužívanejším materiálom v 3D tlači. Je taktiež pomerne pevný s dostatočnou huževnatosťou ale aj tepelnou a chemickou odolnosťou do cca 90 °C. Výhodami sú predovšetkým zdravotná nezávadnosť, odolnosť voči vysokým aj nízkym teplotám ale i mechanická odolnosť. Nevýhodou tohto materiálu je sklon k deformácií povrchu pri ochladzovaní.

Pre svoje vlastnosti je najviac využívaným technickým plastom a to pre výrobu rozsiahlej škály produktov od domácich potrieb, hračiek, funkčných prototypov technických súčiastok alebo hudobných nástrojov až po diely v automobilovom priemysle.

PLA - Polylactic Acid (kyselina polymliečna)

Tento plast je od ostatných klasických druhov plastov odlíšiteľný tým, že je vyrobený z obnoviteľných zdrojov. Hlavnou surovinou pri jeho výrobe je rastlinná biomasa, ktorou je kukuričný škrob s prímesami prírodných látok ako napr. celulóza. Je to zdravotne nezávadný materiál a je ho možné aj ekologicky likvidovať, teda nie je rizikom pre životné prostredie. Napriek tomu, že je vyrobený z materiálov prírodných, jeho vlastnosti sa nelíšia od ostatných plastov. Zachováva si typické vlastnosti plastov akými sú tvrdosť, odolnosť ale aj pružnosť.

Patrí k univerzálnym materiálom technológie Rapid Prototyping, pretože jeho vlastnosti sú dobre predpovedateľné ako pri tavení, tak aj pri ochladzovaní. Je vhodnou voľbou aj pri tvorbe komplexných a zložitých súčiastok. Značná nevýhoda tohto materiálu je jeho absorpčná schopnosť v súvislosti s vodou, teda vo vlhkom prostredí sa na jeho povrchu môžu objaviť bublinky spôsobené práve absorpciou vody do materiálu. Týmto je povrch modelu znehodnotený.

PC - Polykarbonát

Termoplastický materiál s veľmi dobrou tepelnou odolnosťou a tlmiacou schopnosťou. V spojení s rôznymi prímesami patrí k najtvrdším materiálom využívaných v súčasnosti v 3D tlači. Nevýhoda je vysoký bod tavenia kvôli vysokej tepelnej odolnosti, čo značne predlžuje dobu jeho spracovania. Avšak je ho možné následne použiť v prostrediach s vysokou teplotou bez zmeny jeho vlastností.

PET-G - Polyetylén Tereftalát - Glykol

V porovnaní s ostatnými plastami je podstatne odolnejší voči vonkajším vplyvom, toxickým látkam, rozpúšťadlám a kyselinám. Značná odolnosť je aj voči kolísaniu vysokých a nízkych teplôt a je pružnejší ako napr. ABS alebo PLA.

PVA - Polyvinyl Alkohol

Vo vode rozpustný syntetický polymér. Využívaný vo výrobe na dvojhlavých strojoch, kde jedna hlava vytvára podperné konštrukcie z PVA materiálu a druhá hlava vytvára samotný model z iného typu materiálu. Po vytvorení modelu sa podperné konštrukcie odstránia ich rozpustením vo vode. Jeho využitie je teda predovšetkým pre podperné konštrukcie pri tvarovo zložitých modeloch, kde je jeho rozpustnosť vo vode veľkou výhodou.

HIPS - Huževnatý Polystyrén

Z-HIPS je ideálnym materiálom pre tlač prototypov púzdier a krytov pre rôzne zariadenia od elektroniky až po priemyselné stroje, kde nie je vyžadovaná odolnosť voči UV žiareniu. Tento materiál má nízku tendenciu voči deformáciám počas chladnutia po výrobe aje teda mimoriadne vhodný pre tlač veľkých komponentov.

PCABS - Polykarbonát Akrilonitril Butadién Styrén

Táto zmes polymérov prináša celkové zlepšenie vlastností materiálu a to najmä mechanických ako pevnosť v ťahu či tlaku a odolnosť voči opotrebeniu. PCABS výborne odoláva vysokým a nízkym teplotám, čo z neho robí ideálny materiál pre tlač krytov, púzdier a funkčných prototypov, ktoré obstoja aj vo veľmi náročných podmienkach.

Z-ESD

Využitie nachádza pri výrobe súčiastok vyžadujúcich ochranu proti elektrostatickému výboju, púzdra a kryty pre elektrotechnický priemysel, diely vyžadujúce odolnosť voči chemikáliám alebo prototypy veľkých mechanických komponentov.

Z-ASA

Termoplastický materiál Z-ASA je vhodný na použitie vo vonkajšom prostredí. Vďaka jeho odolnosti voči UV žiareniu, zmenám počasia, vlhkosti, teplotám, kyselinám, zásaditým chemikáliám a soli je tento materiál vhodný pre tlač funkčných dielcov do exteriérových podmienok.

Z-ULTRAT

Z-ULTRAT je vhodným materiálom pre výrobu funkčných súčiastok, prípravkov pre výrobu a strojárskych komponentov. Svojimi vlastnosťami sa vyrovnáva vlastnostiam plastových materiálov používaných pre technológiu vstrekovania. Jedná sa o pomerne pevný a tvrdý plast s odolnosťou proti deformácií počas tuhnutia.

GLASS

Materiál vhodný pre tlač komponentov imitujúcich sklo alebo priehľadný plast. Vyznačuje sa odolnosťou voči chemikáliám, funkčné priehladné komponenty odolné voči vyšším teplotám.

TPE

Tento termoplastický elastomér je kombináciou polymérov s termoplastickými a gumovými vlastnosťami, teda mäkký a pružný materiál.

PC-TPE

Tento materiál je zmesou nylonu a termoplastického elastoméru a vyniká kombináciou mimoriadnej pevnosti a zároveň pružnosti. Jedná sa teda o tvrdý a pevný plast, ktorý odoláva značným deformáciám až 4-násobné predĺženie počas deformácie. Vysokopevný materiál pre priemyselné použitie.