Tertarik mempelajari dasar-dasar pencetakan 3D FDM? Artikel ini mengeksplorasi prinsip dasar teknologi FDM dan menjelaskan mengapa ini merupakan opsi yang layak dan hemat biaya untuk pembuatan prototipe cepat. Teruslah membaca untuk mendapatkan wawasan tentang teknologi pencetakan 3 dimensi terbaru untuk membuat keputusan yang tepat saat melihat opsi pencetakan 3D.
Daftar Isi
Pasar pencetakan 3D FDM yang berkembang
Pemahaman yang komprehensif tentang teknologi pencetakan 3D FDM
Keuntungan dan kerugian dari metode pencetakan 3D FDM
Aplikasi pencetakan 3D FDM
Pasar pencetakan 3D FDM yang berkembang
Pasar pencetakan 3D global bernilai US $13.84 miliar pada tahun 2021 dan diproyeksikan akan tumbuh pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 20.8% antara tahun 2020 dan 2030. Pasar telah berkembang karena investasi yang signifikan dalam R&D dalam pencetakan 3D dan meningkatnya permintaan untuk aplikasi pembuatan prototipe di bidang otomotif, perawatan kesehatan, dan industri pertahanan.
Pencetakan 3D FDM semakin populer dalam beberapa tahun terakhir karena kinerjanya yang tinggi dengan biaya lebih rendah, menghemat bisnis hingga 50% pada proses perkakas mereka. Manfaat lainnya termasuk pembuatan prototipe cepat, pencetakan sesuai permintaan, fleksibilitas desain, pemborosan minimal, dan sebagainya.
Lanjutkan membaca untuk mempelajari dasar-dasar dari FDM Teknologi 3D, karakteristiknya, dan keunggulannya dibandingkan metode pencetakan lainnya.
Pemahaman yang komprehensif tentang teknologi pencetakan 3D FDM
Apa itu teknologi FDM untuk pencetakan 3D?
Pemodelan pengendapan fusi (FDM) adalah teknik pembuatan aditif yang melibatkan ekstrusi bahan melalui nosel dan menggabungkannya untuk menghasilkan objek tiga dimensi. Dibandingkan dengan pencetakan 3D beton dan makanan, proses FDM standar berbeda dari teknik ekstrusi material lainnya. Ini menggunakan termoplastik sebagai bahan baku, biasanya dalam bentuk filamen atau pelet.
Biasanya, FDM 3D pencetak melelehkan bahan dengan mendorong filamen berbasis polimer melalui nosel yang dipanaskan; materi kemudian disimpan pada platform build dalam lapisan 2D. Lapisan-lapisan ini akhirnya menyatu untuk membentuk bagian 3D.
Secara keseluruhan, printer FDM adalah cara tercepat untuk pencetakan 3D dan dapat diakses serta efisien. Printer ini mendominasi pasar pencetakan 3D karena lebih mudah digunakan daripada printer 3D resin dan lebih murah daripada printer berbasis bubuk seperti SLS.
Kapan teknologi FDM diperkenalkan?
Meskipun FDM saat ini merupakan teknik pencetakan 3D yang paling banyak digunakan, itu bukanlah teknik 3D pertama yang dibuat. Beberapa tahun setelah paten untuk stereolitografi (SLA) dan sintering laser selektif (SLS) diajukan, Scott Crump mengajukan paten FDM pertama pada tahun 1989.
Teknologi FDM hanya populer di kalangan pengguna non-komersial, seperti akademisi di University of Bath, yang terutama tertarik untuk membuat perangkat replikasi sendiri. Paten FDM, bagaimanapun, berakhir pada tahun 2009, dan orang-orang yang memelopori teknologi ini mendirikan MakerBot Industries untuk mengkomersialkan 3D. printer.
Bagaimana cara kerja pencetakan 3D FDM?
An FDM Printer 3D membuat objek dengan menyimpan bahan filamen leleh di atas platform bangun lapis demi lapis hingga Anda memiliki bagian yang lengkap. Mereka memanfaatkan file desain digital yang diunggah ke mesin untuk mendapatkan dimensi fisik. Printer ini menggunakan polimer seperti PLA, ABS, PEI, dan PETG, yang ditransfer sebagai benang melalui nosel yang dipanaskan.
Gulungan filamen termoplastik dimasukkan ke dalam printer untuk menyalakan printer. Setelah nosel mencapai suhu yang diinginkan, filamen melewati kepala ekstrusi dan nosel.
Kepala ekstrusi ini terhubung ke sistem tiga sumbu dan dapat bergerak sepanjang sumbu X, Y, dan Z. Mesin kemudian mengekstrusi bahan yang meleleh dalam dudukan tipis, diendapkan lapis demi lapis ke dalam desain yang telah ditentukan. Akhirnya, bahan mendingin dan mengeras.
Dibutuhkan beberapa lintasan untuk menyelesaikan sebuah proyek. Platform build turun, dan printer mulai mengerjakan lapisan berikutnya setelah menyelesaikan lapisan sebelumnya. Di beberapa mesin, kepala ekstrusi bergerak naik turun hingga potongan selesai.
Apa saja fitur pencetakan 3D FDM?
Meskipun FDM 3D printer berbeda dalam hal kualitas suku cadang dan sistem ekstrusinya bergantung pada merek dan model, beberapa karakteristik konsisten di setiap printer FDM.
1. Bangun kecepatan dan suhu
Hampir semua sistem FDM memungkinkan pengguna untuk mengubah suhu, kecepatan build, kecepatan kipas pendingin, dan ketinggian lapisan sesuai kebutuhan. Ini biasanya ditentukan oleh penyedia layanan pencetakan dan bervariasi tergantung pada bahannya.
2. Bangun volume
Build volume mengacu pada ukuran bagian yang dapat dibuat oleh printer. Printer 3D DIY biasanya memiliki volume build 200 x 200 mm, sedangkan mesin industri dapat memiliki volume build 1000 x 1000 x 1000 mm. Pengguna harus mempertimbangkan volume build printer dan desain yang diusulkan sebelum melakukan pembelian. Namun, model besar juga dapat dicetak dalam potongan yang lebih kecil.
3. Adhesi lapisan
Dalam pencetakan FDM, adhesi yang erat antara lapisan bagian yang disimpan sangat penting. Lapisan yang dicetak sebelumnya menyatu dengan termoplastik cair yang dikeluarkan printer melalui nosel. Lapisan ini meleleh di bawah tekanan dan suhu tinggi, memungkinkannya untuk berikatan dengan lapisan sebelumnya.
Selain itu, bentuk bahan cair berubah menjadi oval karena menekan lapisan cetakan sebelumnya. Berapa pun tinggi lapisan yang digunakan, bagian FDM selalu memiliki permukaan bergelombang, dan fitur kecil seperti benang atau lubang kecil mungkin memerlukan pemrosesan pasca.
4. Tinggi lapisan
Dalam mesin FDM, ketinggian lapisan bisa antara 0.02 mm dan 0.4 mm. Bagian yang lebih halus dihasilkan, dan geometri melengkung ditangkap secara akurat dengan ketinggian lapisan yang lebih rendah. Di sisi lain, mencetak komponen dengan ketinggian lapisan lebih tinggi lebih cepat dan lebih murah. Ketinggian lapisan 0.2 mm biasanya merupakan keseimbangan yang baik antara waktu, biaya, dan kualitas.
5. Isi dan ketebalan cangkang
Printer FDM biasanya tidak menghasilkan komponen padat untuk mempercepat waktu cetak dan pemborosan bahan. Sebagai gantinya, printer melacak perimeter luar cangkang beberapa kali sebelum mengisi bagian dalam, yang dikenal sebagai pengisi, dengan struktur internal dengan kepadatan rendah.
Kekuatan bagian yang dicetak ditentukan oleh ketebalan isi dan cangkang. Sebagian besar printer FDM desktop memiliki kerapatan pengisi default 20% dan ketebalan cangkang 1 mm. Ini menghasilkan keseimbangan kekuatan dan kecepatan yang sempurna untuk cetakan cepat.
6. Bengkok
Warping adalah salah satu kelemahan FDM yang paling umum - ketika bahan yang diekstrusi mengeras, ukurannya menyusut. Selain itu, bagian yang berbeda dari bagian yang dicetak mendingin dengan laju yang berbeda-beda, dan dimensinya juga berubah pada kecepatan yang berbeda. Karena penumpukan tekanan internal yang disebabkan oleh pendinginan diferensial ini, lapisan di bawahnya bergerak ke atas dan melengkung.
Namun demikian, berbagai metode untuk mencegah warping. Salah satu pendekatannya adalah memantau suhu sistem dengan cermat, terutama platform dan ruang pembuatan. Langkah kedua adalah meningkatkan daya rekat antara platform build dan bagian tersebut.
Keuntungan dan kerugian dari metode pencetakan 3D FDM
Kelebihan
Performance
- Tidak seperti metode lain seperti printer 3D resin, FDM printer dapat diskalakan dengan mudah ke berbagai ukuran, dengan satu-satunya batasan adalah pergerakan setiap gantry.
- Mengenai bahan cetak, filamen FDM harganya terjangkau, terutama dibandingkan bahan yang dibutuhkan untuk metode lain, seperti pencetakan SLS dan resin.
- Dibandingkan dengan rivalnya, printer FDM lebih fleksibel. Dengan hanya sedikit perbaikan dan modifikasi, mereka dapat mencetak berbagai bahan termoplastik, yang tidak mungkin dilakukan dengan metode lain dimana bahannya harus berupa resin atau bubuk halus.
Kualitas cetak
- Printer FDM fleksibel dan dapat mengakomodasi berbagai bahan FDM. Itu dapat membuat bagian dengan berbagai sifat dan penampilan hanya dengan mengubah jenis filamen.
- Kualitas cetak tidak hanya mengacu pada penampilan tetapi juga kinerja mekanisnya. Dibandingkan dengan cetakan 3D resin yang rapuh, FDM menghasilkan komponen yang kokoh dan tahan lama.
- Printer FDM juga serbaguna karena kualitas cetak dapat dikorbankan untuk kecepatan dan ketangkasan, menjadikannya alat yang ideal untuk membuat bagian yang menyenangkan secara estetika dan fungsional.
Kekurangan
- Pencetakan 3D FDM paling cocok untuk produksi komponen berukuran kecil, tetapi produk jadi cenderung memiliki permukaan kasar dan memerlukan pemrosesan pasca untuk mendapatkan hasil akhir yang lebih halus.
- Karena printer FDM menempatkan filamen lapis demi lapis, mereka rentan terhadap kerusakan, menyebabkan cetakan menjadi anisotropik.
- Pencetakan FDM membutuhkan penggunaan struktur pendukung, yang dapat meningkatkan biaya.
Aplikasi pencetakan 3D FDM
Pemodelan arsitektur: Printer 3D banyak digunakan untuk membuat model arsitektur karena lebih cepat dan relatif lebih murah daripada metode konvensional. Satu gulungan filamen dapat menghasilkan tiga hingga empat model, menghemat biaya.
Manufaktur otomotif: Pencetakan 3D umumnya digunakan untuk mendesain struktur internal mobil. Pengguna dapat membuat pengukuran yang tepat untuk pembuatan mobil menggunakan perangkat lunak 3D.
Model bedah: Yang FDM Teknologi 3D memungkinkan dokter untuk merencanakan operasi dengan lebih baik dengan menyediakan organ yang merupakan replika pasien. Mereka memiliki struktur yang tepat, dapat dibuat padat atau berongga, dan dapat dicetak dalam hitungan jam.
