Pelajaran 8.1MembentukBab 8 · Manufaktur aditif

FDM (fused deposition modeling)

Mengekstrusi filamen plastik cair melalui nosel yang bergerak (material extrusion)

FDM (fused deposition modeling, disebut juga FFF) membangun komponen dengan mendorong plastik leleh melalui nosel halus, lapis demi lapis. Inilah printer 3D desktop di balik dudukan ponsel, figur mainan, dan knob pengganti. Teknik ini penting karena mengubah file digital menjadi komponen plastik nyata dalam hitungan jam, tanpa cetakan atau perkakas.

Foto: HRostamani, CC BY-SA 4.0, melalui Wikimedia Commons

Printer FDM, tampak samping: jalur filamen, hot end, lapisan, dan penyanggaAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah; lapisan digambar jauh lebih tebal daripada yang sebenarnya.

FDM (fused deposition modeling) dalam satu menit, oleh MecMade

Cara kerjanya

Iris model. Perangkat lunak yang disebut slicer memotong model 3D menjadi lapisan horizontal tipis. Lalu ia menulis toolpath (rute persis yang akan diikuti nosel pada setiap lapisan).
Umpankan filamen. Roda gigi penggerak mencengkeram kawat plastik yang disebut filamen, biasanya setebal 1,75 mm, dan mendorongnya stabil ke dalam hot end.
Lelehkan. Blok pemanas menghangatkan plastik hingga sekitar 190–260 °C, tergantung materialnya. Plastik melunak menjadi pasta kental, seperti pasta gigi hangat.
Gambar satu lapisan. Kepala bergerak dalam X dan Y dan meletakkan manik melalui nosel, biasanya selebar 0,4 mm. Ia menelusuri dinding luar lebih dulu, lalu mengisi bagian dalam dengan pola jarang yang disebut infill.
Naik satu tingkat dan ulangi. Pelat turun (atau kepala naik) setinggi satu lapisan, biasanya 0,1–0,3 mm. Lapisan berikutnya menyatu pada lapisan di bawahnya yang masih hangat, ratusan kali.
Lepaskan dan rapikan. Setelah dingin, Anda melepas komponen dari pelat. Penyangga (perancah sementara yang dicetak di bawah overhang) dipatahkan, dan Anda bisa mengamplas atau mengecat permukaannya.

Fakta kunci

Material: Termoplastik (plastik yang melunak saat dipanaskan): PLA, PETG, ABS, ASA, TPU fleksibel, nilon, polikarbonat, tipe berisi serat; PEEK dan ULTEM pada mesin industri
Komponen khas: Prototipe, casing, braket, jig dan fixture, suku cadang, model pajangan
Ukuran komponen: Biasanya hingga sekitar 25 cm per sisi pada printer desktop; mesin industri mencapai sekitar 1 m
Presisi: Sekitar ±0,2–0,5 mm (beberapa persepuluh milimeter); lebih baik pada mesin industri
Hasil permukaan: Garis lapisan terlihat dan permukaan beralur serta doff; halus hanya setelah diamplas, didempul, atau dilapisi
Ukuran batch yang cocok: 1 hingga beberapa ratus komponen; print farm dengan banyak printer bisa lebih banyak
Biaya perkakas dan mesin: Tanpa perkakas; printer desktop berharga beberapa ratus hingga beberapa ribu dolar, sistem industri puluhan hingga ratusan ribu dolar
Kecepatan: Lambat: kurang dari satu jam untuk klip kecil, sehari atau lebih untuk komponen besar

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Cara termurah dan paling mudah diakses untuk membuat komponen plastik dari sebuah file
Tanpa perkakas, sehingga perubahan desain tidak membutuhkan biaya
Plastik rekayasa sungguhan, termasuk yang tangguh, tahan panas, dan fleksibel
Infill yang jarang membuat komponen ringan dan hemat material

Batasan

Garis lapisan terlihat dan hasil akhir kasar
Lebih lemah di antara lapisan daripada sepanjang lapisan (anisotropik, artinya kekuatan bergantung pada arah)
Overhang butuh penyangga, yang meninggalkan bekas
Lambat, dan biaya per komponen nyaris tidak turun seiring jumlah

Di mana dipakai

Desain produkModel konsep dan prototipe fungsional casing, klip, dan knob
ManufakturJig, fixture, gauge, dan gripper khusus untuk lini perakitan
Dirgantara dan otomotifPrototipe, perkakas, dan komponen interior volume rendah dari plastik tahan api
Layanan kesehatanModel anatomi untuk perencanaan operasi, komponen ortotik khusus
Pendidikan dan hobiProyek kelas, properti cosplay, suku cadang rumah tangga

Cara mengenalinya

Rusuk horizontal halus di setiap dinding samping, seperti tumpukan benang tipis (garis lapisan).
Tampilan "tangga" pada permukaan atas yang landai atau melengkung.
Sambungan atau benjolan kecil tempat setiap lapisan dimulai dan berakhir, sering berjajar vertikal.
Bagian kasar atau sisa tonjolan di bawah overhang tempat penyangga dipatahkan, dan satu permukaan bawah yang sangat datar yang bertumpu pada pelat cetak.

Bandingkan dengan

Stereolithography8.2mengeraskan resin cair dengan cahaya, bukan melelehkan plastik; detail jauh lebih halus dan permukaan lebih mulus, tetapi pasca-pemrosesan lebih berantakan.Selective laser sintering8.3menyatukan serbuk nilon dengan laser; tanpa penyangga dan komponen lebih kuat dan lebih merata, tetapi mesin jauh lebih mahal.Cetak injeksi2.1menembakkan plastik ke cetakan baja; jauh lebih murah per komponen pada volume tinggi, tetapi cetakannya berharga ribuan dolar dan butuh berminggu-minggu.

Tonton

3Dnatives · Prinsip FDM dijelaskan untuk pemula

Protolabs · Kapan FDM cocok untuk prototipe, dengan tips desain

Protolabs · Komponen tumbuh lapis demi lapis, dipercepat

Strange Parts · Print farm besar membuat komponen dalam produksi

Lihat foto asli

Wikipedia: Fused filament fabrication — diagram kepala ekstrusi, foto printer dan komponen cetak
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

FDM melelehkan filamen plastik dan menggambar komponen manik demi manik, lapis demi lapis.
Ini jalur termurah dari file ke komponen plastik nyata, tetapi lambat dan menampakkan garis lapisan.
Komponen paling lemah di antara lapisan, jadi arahkan cetakan agar beban berjalan sepanjang lapisan.