Chuyển đến nội dung
MecAgentMecAgent
Bài 8.1Tạo hình ban đầuChương 8 · Sản xuất bồi đắp

FDM (mô hình hóa lắng đọng nóng chảy)

Đùn sợi nhựa nóng chảy qua vòi di chuyển (đùn vật liệu)

FDM (mô hình hóa lắng đọng nóng chảy, còn gọi là FFF) tạo chi tiết bằng cách đẩy nhựa nóng chảy qua vòi phun mịn, từng lớp chồng lên nhau. Đó là máy in 3D để bàn đằng sau giá đỡ điện thoại, tượng đồ chơi và núm thay thế. Nó quan trọng vì biến một tệp số thành chi tiết nhựa thật trong vài giờ, không cần khuôn hay dụng cụ.

FDM (mô hình hóa lắng đọng nóng chảy): ảnh thực tế
Ảnh: HRostamani, CC BY-SA 4.0, qua Wikimedia Commons
Một đầu phun nóng vẽ chi tiết từng lớp nhựa mỏng mộtNhìn ngang máy in để bàn; các lớp vẽ dày hơn thực tế nhiềuMô hình đã cắt látthành các lớp mỏng1đường chạy daoCuộn sợi incấp liệuBánh răng truyền động2Khối gia nhiệt3Vòi phun4Đầu di chuyển theo X và YCác lớp đã inĐường hàn nóng chảy6Giá đỡbẻ ra sau đóBệ in gia nhiệt5Tấm hạ xuống một lớp, rồi lặp lạiNhựa đang được tạo hìnhBộ phận máyNhiệt và nhựa nóng chảy
Máy in FDM, hình chiếu cạnh: đường đi của sợi, đầu nóng, các lớp và giá đỡCác số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới; các lớp được vẽ dày hơn nhiều so với thực tế.

FDM (mô hình hóa lắng đọng nóng chảy) trong một phút, bởi MecMade

Cách hoạt động

  1. Cắt lớp mô hình. Phần mềm gọi là slicer cắt mô hình 3D thành các lớp ngang mỏng. Sau đó nó tạo đường chạy dao (lộ trình chính xác mà vòi phun sẽ đi trong mỗi lớp).

  2. Cấp sợi nhựa. Các bánh răng dẫn động kẹp sợi nhựa gọi là filament, thường dày 1,75 mm, và đẩy đều vào đầu nóng.

  3. Làm chảy nó. Khối gia nhiệt làm ấm nhựa đến khoảng 190–260 °C, tùy vật liệu. Nó mềm ra thành chất sệt đặc, như kem đánh răng ấm.

  4. Vẽ một lớp. Đầu di chuyển theo X và Y và đặt một đường nhựa qua vòi phun, thường rộng 0,4 mm. Nó vẽ các thành ngoài trước, rồi lấp bên trong bằng một mẫu thưa gọi là infill.

  5. Nâng lên và lặp lại. Bàn hạ xuống (hoặc đầu nâng lên) một chiều cao lớp, thường 0,1–0,3 mm. Lớp tiếp theo hợp nhất vào lớp còn ấm bên dưới, lặp lại hàng trăm lần.

  6. Tháo ra và hoàn thiện. Khi đã nguội, bạn lấy chi tiết khỏi bàn in. Giá đỡ (giàn giáo tạm in dưới các phần nhô) được bẻ ra, và bạn có thể chà nhám hoặc sơn bề mặt.

Thông số chính

Vật liệu
Nhựa nhiệt dẻo (nhựa mềm khi nóng): PLA, PETG, ABS, ASA, TPU dẻo, nylon, polycarbonat, loại độn sợi; PEEK và ULTEM trên máy công nghiệp
Chi tiết thường gặp
Mẫu thử, vỏ hộp, giá đỡ, đồ gá, phụ tùng thay thế, mô hình trưng bày
Kích thước chi tiết
Thường đến khoảng 25 cm mỗi cạnh trên máy in để bàn; máy công nghiệp đạt khoảng 1 m
Độ chính xác
Khoảng ±0,2–0,5 mm (vài phần mười milimet); tốt hơn trên máy công nghiệp
Bề mặt hoàn thiện
Thấy rõ đường lớp và bề mặt có gờ, mờ; chỉ nhẵn sau khi chà nhám, trám hoặc phủ
Số lượng phù hợp
Từ 1 đến vài trăm chi tiết; trang trại in với nhiều máy in thì cao hơn
Chi phí khuôn dụng cụ và máy
Không cần khuôn; máy in để bàn tốn vài trăm đến vài nghìn đô la, hệ thống công nghiệp hàng chục đến hàng trăm nghìn
Tốc độ
Chậm: dưới một giờ cho một chiếc kẹp nhỏ, một ngày hoặc hơn cho chi tiết lớn

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

  • Cách rẻ nhất, dễ tiếp cận nhất để tạo chi tiết nhựa từ một tệp
  • Không cần khuôn, nên đổi thiết kế không tốn gì
  • Nhựa kỹ thuật thực thụ, gồm loại dai, chịu nhiệt và dẻo
  • Infill thưa tạo chi tiết nhẹ, tiết kiệm vật liệu

Hạn chế

  • Thấy rõ đường lớp và bề mặt thô
  • Yếu hơn giữa các lớp so với dọc theo lớp (dị hướng, nghĩa là độ bền phụ thuộc hướng)
  • Phần nhô cần giá đỡ, để lại vết
  • Chậm, và chi phí mỗi chi tiết hầu như không giảm theo số lượng

Ứng dụng

  • Thiết kế sản phẩmMô hình ý tưởng và mẫu thử hoạt động của vỏ hộp, kẹp và núm
  • Sản xuấtĐồ gá, dưỡng kiểm, và tay gắp tùy chỉnh cho dây chuyền lắp ráp
  • Hàng không vũ trụ và ô tôMẫu thử, dụng cụ, và chi tiết nội thất sản lượng thấp bằng nhựa chống cháy
  • Y tếMô hình giải phẫu để lập kế hoạch phẫu thuật, chi tiết chỉnh hình tùy chỉnh
  • Giáo dục và sở thíchDự án lớp học, đạo cụ cosplay, phụ tùng thay thế gia dụng

Cách nhận biết

  • Các gờ ngang mảnh trên mọi thành bên, như chồng sợi chỉ mỏng (đường lớp).
  • Vẻ "bậc thang" trên các mặt trên dốc nhẹ hoặc cong.
  • Một đường nối hoặc chỗ gồ nhỏ nơi mỗi lớp bắt đầu và kết thúc, thường thẳng hàng theo chiều dọc.
  • Các mảng thô hoặc mấu nhỏ dưới phần nhô nơi giá đỡ bị bẻ ra, và một mặt đáy rất phẳng đã nằm trên bàn in.

So sánh với

Xem video

3Dnatives · Nguyên lý FDM giải thích cho người mới

Protolabs · Khi nào FDM phù hợp cho mẫu thử, kèm mẹo thiết kế

Protolabs · Một chi tiết lớn dần từng lớp, tua nhanh

Strange Parts · Một trang trại in khổng lồ làm chi tiết sản xuất

Xem ảnh thật

Ghi nhớ

  • FDM làm chảy sợi nhựa và vẽ chi tiết từng đường, từng lớp.
  • Đó là con đường rẻ nhất từ tệp đến chi tiết nhựa thật, nhưng chậm và để lộ đường lớp.
  • Chi tiết yếu nhất giữa các lớp, nên hãy định hướng bản in để tải chạy dọc theo các lớp.

Xem thêm trong Sản xuất bồi đắp

Tất cả 100 quy trình
8.2In 3D quang khắc (SLA/DLP)Làm cứng nhựa lỏng từng lớp bằng laser hoặc máy chiếu (quang trùng hợp trong thùng)Mở bài học8.3Thiêu kết laser chọn lọc (SLS)Laser nung chảy liên kết bột nylon trong một lớp nền; bột rời nâng đỡ chi tiết (nung chảy lớp bột)Mở bài học8.4Nung chảy lớp bột bằng laser (kim loại, SLM/DMLS)Laser làm chảy các lớp mỏng bột kim loại (nung chảy lớp bột)Mở bài học8.5In phun kết dínhĐầu phun mực dán dính bột, sau đó chi tiết được sấy cứng hoặc thiêu kết (binder jetting)Mở bài học8.6In phun vật liệu (PolyJet)Phun các giọt nhựa và làm cứng chúng bằng ánh sáng UV (in phun vật liệu)Mở bài học8.7Lắng đọng năng lượng định hướng (DED/LMD)Laser làm chảy một vũng trên chi tiết; bột được thổi vào thêm kim loại (lắng đọng năng lượng định hướng)Mở bài học8.8Sản xuất bồi đắp hồ quang dây (WAAM)Robot hàn xếp chồng dây nóng chảy bằng hồ quang thành các đường hàn (lắng đọng năng lượng định hướng)Mở bài học8.9Sản xuất bồi đắp siêu âm (UAM)Rung siêu âm hàn các lá kim loại mà không làm nóng chảy, rồi máy phay cắt tỉa chúng (ghép lớp tấm)Mở bài học8.10In thể tích (CAL)Ánh sáng từ mọi góc làm đóng rắn cả lọ nhựa đang quay cùng một lúc (in thể tích)Mở bài học

Dùng thử

Đưa AI vào công việc CAD của bạn.

Dựng chi tiết, tạo bản vẽ và tự động hóa công việc lặp lại ngay trong phần mềm CAD của bạn.