Technologia FFF

Druk 3D

Druk 3D (inaczej wytwarzanie addytywne, druk przestrzenny) to ogólna nazwa metod produkcji przyrostowej, które różnią się między sobą kilkoma elementami: sposobem nanoszenia kolejnych warstw, materiałami wykorzystywanymi do produkcji, dokładnością wymiarową, jakością wykończenia oraz wymaganiami w zakresie obróbki.

Technologia FFF druku 3D

FFF, czyli Fused Filament Fabrication (osadzanie topionego materiału), to jedna z technik druku 3D, znana ze swojej wszechstronności. Tę metodę produkcji wykorzystuje się m.in. do tworzenia prototypów, narzędzi, ale także produktów finalnych; stosuje się ją w branżach takich jak motoryzacja, odlewnictwo, wzornictwo przemysłowe, automatyka przemysłowa, medycyna i inne.

W technologii FFF w procesie wytwórczym stosowane są tworzywa termoplastyczne, jak np. PA czy ABS. Materiał podawany jest w formie żyłki zwanej filamentem. Proces druku polega na nakładaniu kolejnych warstw materiału, aż do uzyskania pełnej wysokości modelu. Nakładany materiał jest w stanie plastycznym, gdyż przeciska się go przez dyszę, ogrzaną do temperatury jego topnienia.

Tradycyjne metody produkcji a FFF

W przypadku metod tradycyjnych (np. CNC, czyli obróbka skrawaniem) produkcja przedmiotu polega na obrabianiu bloku materiału, czyli usuwaniu jego niepotrzebnych części. Wiąże się to z dużą ilością odpadu. FFF to metoda addytywna (przyrostowa), co oznacza, że kolejne warstwy materiału są na siebie nakładane stopniowo, aż do powstania trójwymiarowego modelu. Jedyne odpady stanowią podpory, które są niezbędne do zachowania odpowiedniej geometrii modelu i które usuwa się po zakończonym wydruku. Ogranicza się tym samym zużycie surowców.

Ale to nie wszystkie różnice. W przypadku technologii FFF nie ma potrzeby planowania różnych etapów obróbki i projekt może być kompleksowo produkowany podczas jednego kroku (drukowania 3D). Nie istnieje tym samym obowiązek dobierania odpowiednich narzędzi do różnych etapów produkcji, jak jest to w przypadku CNC. Warto też zwrócić uwagę na ograniczenie kontroli operatora po załadowaniu projektu i włączeniu urządzenia jedyną czynnością, o jakiej powinien pamiętać, jest uzupełnianie filamentu w przypadku drukowania dużych elementów.

 

Zalety FFF w porównaniu do innych technologii druku 3D

Do głównych zalet technologii FFF, w porównaniu do innych metod wytwarzania addytywnego (SLA, SLS, MJ/MP), zalicza się przede wszystkim optymalny koszt wdrożenia technologii w przedsiębiorstwie. FFF to maszyny w przystępnych cenach przy zachowaniu niskich kosztów eksploatacyjnych.

Plusem jest również brak specjalnych wytycznych odnośnie do ustawienia drukarki 3D. Maszyna może funkcjonować w maszynowni, przy linii produkcyjnej, ale także w biurze projektowym i w prototypowni. Do prawidłowego funkcjonowania urządzenia wystarczy zwykła wentylacja.

Kolejną zaletą technologii jest łatwość obsługi takich urządzeń. Jednodniowe szkolenie wystarczy, aby zapoznać się z działaniem maszyny i zrozumieć zasady funkcjonowania drukarki 3D. Pozostałe technologie 3D są bardziej skomplikowane, wymagają więcej wiedzy, doświadczenia i wykwalifikowanych pracowników.

Następny ważny aspekt to wytrzymałość wydruków. Modele 3D drukowane są z tworzyw sztucznych, takich jak: ABS, PC-ABS, ASA, PA, co pozwala na otrzymanie modeli o wysokiej wytrzymałości, które dodatkowo są odporne na wysokie temperatury pracy.

FFF to technologia, która nie wymaga też przeprowadzania skomplikowanego procesu obróbki modelu. Poza oderwaniem podpór (jeśli występują w danym projekcie), nie ma tu innych prac niezbędnych do wykonania, by móc rozpocząć korzystanie z wydrukowanego w 3D obiektu.

FFF a FDM™

Technologicznie nie ma różnicy między FFF a FDM™ i pojęcia te mogą być używane zamiennie. FDM™ (Fused Deposition Modelling) to nazwa zastrzeżona.

Technologia FFF krok po kroku

Proces druku składa się z następujących etapów:

  1. Komputerowy model 3D
  2. Przygotowanie pliku do druku
  3. Konfiguracja drukarki 3D
  4. Wydruk
  5. Postprocessing (opcjonalnie)

Aby możliwe było wydrukowanie w 3D jakiegokolwiek obiektu, potrzebny jest na początku jego model 3D, stworzony w systemie CAD. Każdy model może być narysowany przez konstruktora, ale możliwe jest także jego zeskanowanie w 3D.

Kolejny krok to przygotowanie pliku do druku. Proces ten odbywa się oprogramowaniu kompatybilnym z daną drukarką (np. Simplify3D). Trójwymiarowy model STL stworzony w programie komputerowym przekształcony jest na G-Code, czyli język oprogramowania odpowiadający za poszczególne polecenia wydawane drukarce 3D. W przypadku modeli o skomplikowanych kształtach oprogramowanie generuje podpory – ponieważ materiał nie może być nakładany w powietrzu.

Konfiguracja drukarki polega na jej włączeniu i wykonaniu podstawowych czynności kalibrujących, które odbywają się automatycznie. Trzeba również zadbać o odpowiednia ilość filamentu na szpuli i przygotowanie stołu roboczego przed drukiem.

Cały proces wydruku odbywa się automatycznie i nie wymaga operatora. Inżynier może jedynie kontrolować, czy nie należy dodać filamentu (w przypadku dużych modeli). Po zakończonym procesie drukarka zatrzymuje się i stopniowo wychładza model.

Po otwarciu rygli operator wyjmuje gotowy wydruk i ręcznie usuwa wydrukowane podpory – elementy niezbędne do zachowania maksymalnej wierności z modelem 3D. Jeśli jest taka potrzeba, inżynier poddaje model dalszej obróbce, np. szlifowaniu, lakierowaniu czy malowaniu.

Materiały produkcyjne

FFF to drukowanie w 3D z filamentów.

Filamenty to materiały termoplastyczne, powszechnie wykorzystywane w przemyśle tworzyw sztucznych, takie jak ABS, ASA, PET-G czy PA.

Materiały różnią się między sobą: wytrzymałością na uderzenia, na zrywanie, elastycznością, odpornością temperaturową, odpornością na zarysowania, a także na światło UV. Wybór odpowiedniego filamentu zależy przede wszystkim od rodzaju zastosowania części wydrukowanej w 3D. Inne właściwości będą potrzebne dla elementów finalnych i części zamiennych, a inne dla form, przymiarów czy prototypów. Inne wymagania będzie też miała branża spożywcza (filamenty do kontaktu z żywnością), a inne branża elektroniki użytkowej (materiały rozpraszające ładunki elektrostatyczne).

OMNI3D oferuje całą paletę filamentów w zależności od potrzeb i oczekiwań klienta: PA-6/66 HD, ABS-42, PC-ABS-47, ASA-39, PET-G-32, HIPS-20, PET-G-32 ESD.

Poznaj materiały stosowane przez OMNI3D!

Przemysłowe zastosowania technologii FFF

Stabilna technologia, profesjonalna drukarka 3D oraz szeroka gama materiałów do druku sprawiają, że technologia FFF sprawdza się w wielu gałęziach przemysłu, a możliwości zastosowań jest więcej z każdym dniem.

Warto jednak pamiętać, że nie każda drukarka 3D jest przystosowana do zastosowań przemysłowych. Małe, desktopowe urządzenia mają wiele ograniczeń – ich pole robocze nie nadaje się do tworzenia serii produktów podczas jednego wydruku czy dużych, funkcjonalnych modeli, a brak ogrzewanej komory prowadzi do kurczenia się materiałów termoplastycznych.

Factory 2.0 Production System to przemysłowa drukarka 3D, która posiada jedno z większych pól roboczych na rynku (500 x 500 x 500 mm), dwa ekstrudery, zamkniętą i grzaną komorę oraz funkcje automatyzujące proces wytwórczy. Te cechy pozwalają na realizację najbardziej skomplikowanych wydruków z wykorzystaniem podpór oraz druk dużych obiektów z wytrzymałych termoplastów przy zachowaniu najwyższej precyzji.

Sprawdź nasze case studies!

Przeczytaj o zastosowaniach druku 3D

null
Szybsze prototypowanie nowych rozwiązań
null
Produkcja spersonalizowanego oprzyrządowania do maszyn i linii produkcyjnych
null
Wytwarzanie funkcjonalnych komponentów finalnych