3D La tecnología de impresión es una tecnología innovadora que ahora emerge rápidamente que ahora se usa ampliamente en todo el mundo. MDF (Formación de deposición fusionada), También conocido como FFF (Fabricación de fusibles), es un proceso de fabricación aditivo que construye piezas capa por capa depositando con precisión los materiales fundidos. También es una de las formas más comunes de impresión 3D en el mercado. MDF, con su rápido, flexible, y rentable características, Proporciona nuevas posibilidades para la industria manufacturera, especialmente en pequeño lote y personalizado producción. Además, la aplicación de la tecnología FDM en campos como la educación, atención médica, arquitectura, y el arte también está aumentando, mostrando su amplia practicidad y potencial de desarrollo. En este artículo, Presentaremos lo que es FDM 3D Impresión, Sistema de impresión principal de impresión 3D FDM, Parámetros de impresión, Materiales de impresión de uso común, Ventajas y desventajas de impresión 3D FDM y área de aplicación de impresora 3D FDM, para consumidores en la compra de referencia de impresoras 3D.
Principio de trabajo de impresión 3D FDM
Las impresoras 3D FDM construyen objetos capa por capa mediante calentamiento y extruido de filamentos termoplásticos (como ABS y PLA), que funciona de manera similar a usar una pistola de pegamento caliente. Durante la operación, El rollo de filamento se carga en la impresora, la boquilla se calienta a la temperatura apropiada, y luego los filamentos derretidos se extruyen y se depositan en la plataforma de construcción a lo largo de la ruta predeterminada a través del cabezal de extrusión. El cabezal de extrusión está conectado a un sistema de tres ejes y puede moverse en la X, Y, y ejes z para construir piezas capa por capa. Después de depositar cada capa, El material se enfría y solidifica rápidamente, A veces acelerando el proceso de enfriamiento conectando un ventilador. Durante el proceso de impresión, La cabeza de extrusión se mueve sobre los ejes X e Y, La plataforma de construcción desciende en el eje Z, y se apila capa por capa hasta que se complete la pieza, en última instancia formando un objeto tridimensional completo.
El principal sistema de impresión de impresoras 3D FDM
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Sistema de impresión
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Role
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Sistemas de computadora y software
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Las computadoras pueden leer archivos 3D en forma de extensiones STL. Este es el formato estándar para representar objetos físicos en la industria de la creación de prototipos. El tamaño, posición, y la colocación del modelo se puede ajustar a través de "segmentación de corte” software. Entonces el software realizará corte, segmentación, edición de datos, y establecer parámetros, para que el software pueda generar archivos Gcode para impresión y lectura de impresoras.
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Mecanismo de control del cabezal de impresión
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El cabezal de impresión se mueve en la X, Y direcciones por medio de un motor. Es responsable de "dibujar” cada capa impresa en 2D según el diseño de la pieza. La precisión de las piezas impresas en 3D depende de la robustez del cabezal de impresión y la calidad del motor de la mesa de impresión y los sensores de control.
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Sistema de cabezal de impresión y extrusión
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El sistema de extrusión es responsable de calentar y extruir el material de impresión 33D termoplástico a través de la boquilla para formar el producto. Factores como el tamaño de la boquilla y la velocidad de extrusión de plástico pueden afectar la precisión que la impresora puede lograr, así como la velocidad de impresión.. El ancho de la línea de extrusión puede variar (de 0.193 mm a 0.965 mm) y está determinado por el tamaño del puerto de extrusión.
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Tabla de impresión y sistema de movimiento del eje Z
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La tabla de impresión es donde se almacena el producto impreso, y el cabezal de impresión extruye el material en la mesa de impresión. Durante la impresión, El sistema de movimiento del eje z mueve el lecho de impresión en incrementos iguales para crear las capas que componen la parte impresa. La precisión del motor que conduce el sistema de movimiento del eje Z controla la resolución y calidad de la parte del eje Z.
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Parámetros de impresión de impresoras 3D FDM
Las impresoras 3D FDM se dividen principalmente en grado industrial y de escritorio. Las impresoras de grado industrial son mucho más caras que las impresoras de grado de escritorio y se utilizan principalmente para herramientas de producción, prototipos funcionales, y piezas de uso final. Son más eficientes y poderosos, puede completar rápidamente una gran cantidad de pedidos, y están diseñados para centrarse en la repetibilidad y la confiabilidad, casi sin intervención humana. Las impresoras de grado de escritorio se utilizan principalmente para aplicaciones en el hogar y el consumidor y no son tan estables como las impresoras de grado industrial.
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Propiedad
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Escritorio FDM
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FDM industrial
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Precisión estándar
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± 0.5% (límite inferior: ± 1.0 milímetro)
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± 0.3% (límite inferior: ± 0.2 milímetro)
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Grosor de capa típico
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0.10 – 0.25 milímetro
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0.18 – 0.5 milímetro
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Espesor mínimo de la pared
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0.8 – 1 milímetro
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1 milímetro
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Rango de construcción máximo
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Medio (p.ej. 200 X 200 X 200 milímetro)
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Grande (p.ej. 900 X 600 X 900 milímetro)
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Materiales comunes
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PLA, abdominales, PETG
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abdominales, ordenador personal, Ult
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Material de apoyo
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Generalmente lo mismo que el material modelo
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Agua soluble/separable
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Capacidad (por máquina)
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Bajo
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Bajo/medio
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Costos de la máquina
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€150 – €5000
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€50000+
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Materiales de impresión FDM comunes
Las impresoras 3D FDM son adecuadas para una variedad de materiales. Al elegir el material de impresión FDM apropiado, es necesario considerar el propósito, requisitos de apariencia, y requisitos de rendimiento del objeto impreso. Las siguientes son algunas características de los materiales que pueden usarse para impresoras 3D FDM.
Tenga en cuenta que la temperatura de impresión específica y la temperatura del lecho caliente pueden variar según la marca del material y el modelo de impresora, Por lo tanto, debe consultar la tabla o prueba de datos de material específica para determinar la mejor configuración antes de imprimir.
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Tipo de material
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Ventajas
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Desventajas
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Temperatura de la boquilla
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Temperatura de la cama caliente
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PLA (Ácido poliláctico)
(Los consumibles más utilizados en las impresoras 3D FDM, Adecuado para principiantes para usar )
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200 ° C a 220 ° C
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50 ° C a 60 ° C
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PLA duro
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Alrededor 210 ° C
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20°C-60°C
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PLA+
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PLA de madera
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PLA de metal
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PETG (Glicol de tereftalato de polietileno)
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220 ° C a 250 ° C
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50 ° C a 80 ° C
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abdominales (Acrilonitrilo butadieno estireno)
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210 ° C a 250 ° C
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80 ° C a 110 ° C
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TPU
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210 ° C a 230 ° C
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30 ° C a 60 ° C
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Nylon (Pensilvania)
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240 ° C a 270 ° C
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50 ° C a 70 ° C
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Fibra de carbono fibra de carbono
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190°C-220°C
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0-60°C
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asa
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240°C-260°C
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90°C-110°C
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PVA (Alcohol polivinílico)
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180 ° C a 220 ° C
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45 ° C a 60 ° C
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Ventajas y desventajas de las impresoras 3D FDM
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Ventajas
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Desventajas
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Rentabilidad
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La inversión inicial es relativamente baja, Especialmente para impresoras FDM de escritorio
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Limitación de precisión
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La precisión de la impresión es relativamente baja, y la superficie puede tener una estructura en capas
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El costo operativo es más bajo porque el precio del material es relativamente barato
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No es adecuado para imprimir piezas pequeñas finas de alta precisión
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Fácil de operar
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Fácil de usar, fácil de configurar y operar
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Requisitos de estructura de soporte
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Para objetos con partes suspendidas o geometrías complejas, Puede ser necesario agregar estructuras de soporte para mantener la estabilidad de la impresión
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La mayoría de las impresoras FDM tienen una interfaz de usuario intuitiva
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La estructura de soporte debe limpiarse más tarde, que puede ser un proceso que requiere mucho tiempo
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Diversidad material
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Admite una variedad de materiales termoplásticos, como PLA, abdominales, PETG, nylon, etc.
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Limitación de propiedad material
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Debido al uso de materiales termoplásticos, Los objetos impresos por FDM pueden volverse suaves o deformados a altas temperaturas.
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La selección de materiales es extensa, y se pueden seleccionar materiales adecuados según las necesidades
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Velocidad de impresión
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La velocidad de impresión puede ser lenta, especialmente cuando imprime modelos grandes o impresiones por lotes
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La velocidad de impresión es rápida
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En comparación con otras tecnologías de impresión 3D, La impresión FDM es más rápida y más adecuada para prototipos rápidos
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Calidad de la superficie
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La superficie del modelo impreso puede no ser lo suficientemente suave y requiere un procesamiento posterior adicional para mejorar la apariencia
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Fácil de mantener
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La estructura mecánica es relativamente simple y fácil de mantener y reemplazar piezas
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Restricciones de diseño
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La impresión debe realizarse en capas, que puede ser limitado al diseñar modelos complejos.
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Flexibilidad de diseño
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Puede imprimir formas geométricas complejas y finas
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La estructura de soporte se puede eliminar fácilmente en el procesamiento posterior.
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Educación e investigación
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Utilizado como una herramienta común en instituciones educativas y unidades de investigación para el diseño creativo, prototipos, y experimentos científicos
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Las impresoras 3D FDM tienen una amplia gama de aplicaciones en múltiples campos debido a su flexibilidad y rentabilidad, Especialmente adecuado para situaciones que requieren prototipos rápidos y una pequeña producción de lotes. Sin embargo, Al elegirlos y usarlos, Factores como la precisión, calidad de la superficie, y las limitaciones de diseño también deben considerarse completamente.
Áreas de aplicación de impresora 3D FDM
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Prototipos
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Prototipos rápidos en diseño industrial, desarrollo de productos, y diseño de ingeniería.
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Campo médico
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Hacer aparatos médicos, prótesis personalizadas, modelos quirúrgicos y modelos de enseñanza.
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Educación
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Utilizado para la enseñanza de manifestaciones, proyectos de estudiantes, y experimentos científicos.
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Arquitectura
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Hacer modelos arquitectónicos y prueba de concepto de diseño.
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Industria automotriz
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Prototipos de fabricación de piezas automotrices, como piezas interiores, herramientas, y accesorios.
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Aeroespacial
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Prototipos de fabricación de piezas de aeronaves, tales como piezas y herramientas estructurales livianas.
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Bienes de consumo
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Bienes de consumo personalizados, como accesorios personalizados, juguetes, y artículos para el hogar.
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Películas y entretenimiento
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Crear accesorios de películas, modelos de efectos especiales, y prototipos del juego.
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Arte y diseño
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Crear obras de arte y modelos de diseño.
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Fabricación
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Producción de lotes pequeños y producción personalizada.
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Asistencia por desastres y asistencia humanitaria
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Imprima rápidamente herramientas y equipos de rescate.
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Las impresoras 3D FDM tienen una amplia gama de aplicaciones en múltiples campos debido a su flexibilidad y rentabilidad, especialmente adecuado para ocasiones que requieren prototipos rápidos y una pequeña producción de lotes. Con el avance de la tecnología, El área de aplicación de las impresoras 3D FDM se está expandiendo constantemente.
Contenido extendido
Características de la impresora FDM 3D
Las impresoras 3D FDM difieren en los sistemas de extrusión y la calidad de impresión, Pero cada proceso de impresión de FDM tiene características comunes.
1. Pandeo:
La deformación es un defecto común en FDM. El material de impresión se encoge en tamaño durante el proceso de enfriamiento, y diferentes partes tienen diferentes velocidades de enfriamiento, dando como resultado diferentes tasas de cambio de tamaño, que genera estrés interno y hace que el material subyacente sea empujado, resultando en deformación. Los métodos para evitar la deformación incluyen monitorear la temperatura del sistema FDM, especialmente la temperatura de la plataforma de construcción y la cámara, y aumentar la adhesión entre las piezas y la plataforma de construcción.
Consideraciones de diseño:
- Evite grandes áreas planas, que son más propensos a la deformación.
- Las características que sobresalen delgadas también son propensas a la deformación, y se pueden agregar materiales de alivio de la guía o estrés a los bordes para aumentar el área de contacto con la plataforma de construcción.
- Las esquinas afiladas son más propensas a la deformación que las esquinas redondeadas, Por lo tanto, se recomienda agregar esquinas redondeadas al diseño.
- La sensibilidad de deformación de cada material es diferente, Por ejemplo, ABS es más propenso a la deformación que PLA o PETG.
2. Vínculo entre capas:
En la impresión FDM, La adhesión entre capas es crucial. Cuando el material fundido se extruye a través de la boquilla, presionará contra la capa anterior. La alta temperatura y la presión hacen que la capa anterior se derrita nuevamente y se une con la nueva capa. Esto hace que la superficie de las partes de FDM siempre tenga ondas, independientemente de la altura de la capa, y las características pequeñas pueden requerir postprocesamiento.
3. Estructura de soporte:
Las impresoras FDM no pueden depositar materiales fundidos en el aire. Algunas formas geométricas requieren estructuras de soporte, generalmente lo mismo que el material de la parte. Eliminar los materiales de soporte puede ser difícil, Por lo tanto, el diseño debe minimizar la necesidad de estructuras de soporte. Se pueden usar materiales de soporte soluble, Pero aumentará los costos de impresión.
4. Llenado y espesor de la cáscara:
Para reducir el tiempo de impresión y guardar materiales, Las impresoras FDM generalmente no imprimen piezas sólidas. La máquina rastrea la periferia exterior (llamado la capa de concha) varias veces y llena la estructura de baja densidad (llamado relleno) adentro. El relleno y el grosor de la carcasa afectan significativamente la resistencia de las piezas impresas FDM. La mayoría de las impresoras FDM de escritorio tienen una configuración predeterminada de 20% densidad de llenado y espesor de la carcasa de 1 mm, que proporciona un equilibrio adecuado entre fuerza y velocidad en la impresión rápida.
Preguntas más frecuentes
1. Imprimir espacios entre capas u objetos con huecos
Puede deberse a que la temperatura de la boquilla es demasiado baja o demasiado alta. Es necesario ajustar la temperatura de impresión y probar la temperatura de impresión ideal del material utilizado.
2. Velocidad de impresión lenta
Verifique el hardware de la impresora para asegurarse de que todas las tuercas y pernos estén lo suficientemente apretados. Intente usar una altura de capa de impresión más gruesa, que puede mejorar enormemente la velocidad de impresión.
3. Boquilla
Limpiar la boquilla. Si la boquilla está bloqueada, Puedes intentar desactivarlo con una aguja de acero.
4. Baja precisión de impresión
Seleccione la altura de la capa y la velocidad de impresión apropiadas. Optimizar los parámetros de impresión, como la velocidad de relleno y el grosor de la carcasa..
5. Problemas materiales
Usar filamento de alta calidad. Asegure un diámetro de material constante y evite usar materiales inferiores.
Conclusión
Tecnología de impresión FDM 3D, con sus ventajas únicas y amplias prospectos de aplicaciones, Cambia constantemente nuestra producción y estilo de vida. Con el avance continuo de la tecnología y la reducción de los costos, El potencial de la tecnología de impresión FDM acaba de ser explorado, y aún hay más cosas que descubrir en sus aplicaciones y ventajas. Cuando los consumidores eligen una impresora 3D, Deberían Considere completamente las características y los escenarios aplicables de la tecnología FDM, Elija el equipo más adecuado para ellos mismos, y utilice completamente la conveniencia y los beneficios aportados por esta tecnología innovadora. En el futuro, con el desarrollo continuo y la mejora de la tecnología FDM, Tenemos razones para creer que desempeñará un papel más importante en más campos y hará mayores contribuciones al progreso de la sociedad humana..
