Содержание
- Что такое FFF (FDM) 3D печать?
- В чем преимущества и недостатки FFF печати?
- Что можно изготовить FFF печатью?
- Вывод.
- FAQ.
Что такое FFF (FDM) 3D печать?
Технология аддитивного создания предметов, то есть путем последовательного прибавления к заготовке порций материала, известна с древних времен, взять хоть глиняные горшки или строительство жилищ из камней и кирпичей. Технология, с точки зрения расхода сырья, выгодно отличается от субтрактивной, при которой от заготовки отделяется все лишнее, уводя часть материала (зачастую бо́льшую) в расход - стружки, обломки, пыль.
С появлением станков ЧПУ аддитивный способ изготовления вышел на совершенно новый уровень востребованности. Теперь с его помощью что только ни делают. В зависимости от материала (пластик, металл, бетон) с тем или иным успехом: украшения, игрушки, элементы декора, мебель, детали машин, корпуса приборов, протезы конечностей, всего не перечислить, включая упомянутые выше горшки и жилища.
3D печатников в первую очередь интересует работа с термопластиком, самого удобного и простого материала для аддитивного творчества, при этом достаточно универсального. Прочность напечатанной детали при правильных настройках сравнима с литой, размеры частей ограничиваются принтером, а форма и назначение только фантазией.
Видов пластиков для печати уже существует великое множество, их количество продолжает постоянно расти. Все они отличаются по цвету, физическим характеристикам, химическим свойствам и назначению. Подробнее про многообразие можно почитать в посвященной этой теме отдельной статье.
В чем же заключается суть процесса, известного под названием FFF или FDM? FFF (Fused Filament Fabrication) можно примерно перевести как “производство наращиванием”, это упрощенный вариант FDM (метод послойного наплавления). По сути это почти синонимы, отличающиеся техническими деталями. FDM производится исключительно в нагретой до рабочей температуры камере, а для FFF сгодятся комнатные условия, благодаря более толерантным свойствам материала и чрезвычайно локальному нагреву. Оба метода предполагают последовательное наплавление материала на заготовку, пока она не превратится в деталь заданной формы и размера.
Предварительно виртуальная 3D модель нарезается при помощи специальной программы-слайсера на слои. Слои, в свою очередь, разбиваются на отдельные участки, которые принтеру следует заполнить материалом. Код в виде списка команд записывается в файл и в строгом порядке выполняется механизмами принтера.
Моделей принтеров в мире выпускается еще больше, чем пластиков. Они отличаются размером, кинематикой, предельными возможностями, дополнительным оборудованием, назначением, красотой и, разумеется, ценой. У всех имеются общие основные рабочие элементы:
- печатающая головка, из которой через сопло выдавливается материал,
- нагреватель сопла, придающий материалу жидкое состояние,
- нагреватель стола, для лучшей адгезии (прилипания) материала,
- механизм подачи материала, заставляющий его выдавливаться,
- моторы для движения печатающей головки по всем трем осям в пространстве,
- датчики начального положения всех движущихся частей принтера,
- вентиляторы, охлаждающие печатную зону, чтобы пластик быстрее твердел, не успевая стекать и загибаться,
- датчики, контролирующие процесс, например температуры сопла и стола,
- вспомогательные датчики для калибровки принтера, например выравнивания стола,
- дополнительные приспособления, не критически важные, но помогающие процессу печати, например закрытый корпус и камера наблюдения.
В чем преимущества и недостатки FFF печати?
Главный плюс, общий для любой аддитивной технологии, - экономия материала. Пластик тратится только там, где нужен, за вынужденным исключением в виде поддержек нависающих элементов.
Но это смешные издержки в сравнении с варварским субтрактивным изготовлением, когда в стружку улетает до 90% драгоценного, ни в чем не повинного материала.
Следующее преимущество - простота и доступность оборудования. Для качественной печати не нужны дорогие тяжеленные станки, пожирающие киловатты энергии и кубометры пространства. Принтеры стоят в наших квартирах, а не в гаражах, сараях и цехах, являясь, по сути уже бытовыми приборами, вроде чайника или стиральной машины.
Доступные материалы. Продаются в магазинах, заказываются на маркетплейсах, а при желании изготавливаются самостоятельно из попавшего под руку мусора. Стоимость напечатанной детали выходит зачастую ниже покупной.
Простота применения. Для подготовки модели потребуется любой офисный компьютер или древний ноутбук, установленный на нем слайсер с дружественным интерфейсом и несколько свободных минут. Время, затраченное непосредственно на печать, компенсируется полностью автоматическим процессом, не требующим вмешательства и пристального наблюдения. Печатает себе и печатает.
Простота в эксплуатации, обслуживании и ремонте. 3D принтер, как и любая другая техника, требует к себе периодического внимания, но крайне редко и ненавязчиво. Почистить, смазать, подтянуть гайки, болты и ремни, согласно инструкции, что может любой пользователь без специального технического образования, аттестации и допусков. Нечастый ремонт, по необходимости, производится в течение десятка-другого минут простой заменой узлов и деталей посредством отвертки, гаечного ключа и доброго слова. От запчастей (за редким исключением) тоже ломятся полки реальных и виртуальных магазинов.
Возможность апгрейда, тюнинга и специализации. Практически любой, даже самый замечательный 3D принтер можно улучшить или переделать под собственные нужды. В продаже великое множество взаимозаменяемых узлов и деталей, а в Интернете подробных инструкций как это сделать. Более того, 3D принтер мечты можно собрать своими руками с нуля и до сверкающего совершенства.
Широкие возможности. Напечатать можно почти все, что может быть в принципе сделано из пластика и ограничивается лишь его температурной стойкостью, прочностью и электропроводностью. Даже габаритные пределы печатной зоны не помеха для творческой личности. Особенно ценное свойство для изготовителей деталей собственной конструкции: прокачав скилл 3D моделирования, вы сможете материализовывать в реальном мире любые свои идеи, как технического, так и художественного назначения.
Возможность “вживлять” в печатную модель металлические детали, например болты и гайки, крючки и кольца. Сделать это можно при помощи заранее предусмотренных полостей и вовремя нажатой кнопки “пауза” или методом вплавления, так же в заранее предусмотренное отверстие правильного диаметра. При должной сноровке позволяет создавать замечательную “техничку” промышленного уровня с по-настоящему точными и прочными резьбовыми соединениями.
3D печать - отличное хобби и убийца лишнего времени. Не секрет, что большинство домашних принтеров печатает ради печати всякую ненужную ерунду. То есть важен и приятен не столько результат, сколько сам процесс.
Огромное сообщество пользователей! Все со всеми делятся опытом, моделями, советами и пожеланиями удачи. Производители принтеров и материалов зорко следят за настроениями клиентов и чутко реагируют на их просьбы. Яркий и живой пример тому, наш чат в Телеграм: https://t.me/comments3diy, заходите, общайтесь, узнавайте новое, рассказывайте о своих наблюдениях и достижениях, сетуйте на баги принтеров и давайте ценные советы.
Недостатками FFF можно считать узкий диапазон используемых материалов, не всё плавится и становится полужидким так легко, как хотелось бы. Кроме бетона, которым печатают дома́, и миллиона разновидностей пластиков, пожалуй, и назвать-то нечего на полном серьезе. Да, печатают шоколадом тортики, воском свечи и модельки под формочки. Что-то пытаются выдавить легкоплавкими металлами, вроде олова и свинца, но получается пока не очень. То, что некоторые принимают за дерево, мрамор и керамику, на самом деле таковыми не является, это все тот же стареющий от времени пластик PLA, замученный присадками до неузнаваемости.
Скоростной FFF печать тоже пока не назовешь, особенно если сравнивать с промышленными способами - штамповка, литье, формовка, прессование и т.п. Серийное производство на 3D принтерах налаживают от безысходности и то для относительно небольших партий. По той же причине себестоимость печатных деталей будет всегда несравнимо выше, чем у промышленно получаемых.
Как бы ни был тонок слой, все равно он есть. Можно его загладить механически и химически, но тогда ненамного уйдут размеры и геометрия. Для художественных произведений, может быть, и не страшно, а для технических, к тому же сопрягаемых, вообще неприемлемо.
Допуск размеров ограничен десятыми миллиметра. Если требуется сотые, придется допиливать, дотачивать и дошлифовывать, предварительно взяв на это припуск. Ловить микроны на принтерах FFF не получится.
Прочность печатной детали, как ее ни крути, уступает литым и штампованным из того же материала. Приблизиться можно, что тоже не просто, но превзойти все равно не получится.
FFF технология уже достаточно сильно продвинулась в развитии за десятилетия своего существования, но назвать ее совершенной пока язык не поворачивается. Нельзя сходу просто взять и напечатать все, что угодно в идеальном качестве, не вникая в множество наук от химии до сопромата. Настоящий гуру совершенствуется годами и все равно нет-нет, да запорет многочасовую печать.
Что можно изготовить FFF печатью?
Почти все, что может быть сделано из пластика, за редким исключением. Художественные произведения: статуэтки, бюсты, макеты зданий, автомобилей и прочей техники. Украшение интерьера и экстерьера дома, сада и автомобиля.
Часть из перечисленного применяется для быстрого прототипирования, реконструкции и ремонта, а значит успешно используется в разработке, архитектуре, науке.
Игрушки для детей и взрослых.
Функциональные детали наземных и летающих машин, механизмов, мебели, конструкций и так далее.
Корпусов для разнообразных приборов, камер, пультов, ящиков под твердое, боксов под сыпучее, банок под жидкое, коробок для хранения всего на свете и прочих емкостей.
Элементы защиты рук, ног, головы.
Сами руки, ноги, то есть их заменители.
Кухонные приспособления и инструменты. Формочки для пельменей и печенья, держатели столовых приборов и салфеток, вешалки для полотенец и сковородок, да хоть (с оговорками) саму посуду.
Вазы всех форм, цветов и размеров.
Рекламные вывески.
Применений великое количество, можно перечислять еще неделю и не закончить. Но статья не резиновая, закругляемся.
Вывод
Аддитивная технология 3D печати FFF одарила нас, мастеров-надомников, возможностью иметь на тумбочке в спальне собственный небольшой завод по производству бесконечного числа изделий из пластика. Лозунг “придумал, нарисовал, напечатал” пора повесить над каждым рабочим принтером в любой квартире, где он есть.
Промышленные принтеры FFF и FDM могут выполнять задачи еще сложнее, больше и горячее. Для них тоже всегда есть работа, идеи и перспективы развития.
Никогда раньше 3D моделирование не было таким простым, доступным, быстрым и приятным, как с появлением технологии Fused Filament Fabrication.
FAQ
А разве технология SLA не более современна и совершенна?
И да, и нет. Да, потому что более современна и чем-то значительно превосходит FFF, например в точности и разрешающей способности. Нет, потому что работать с твердым прутком до сих пор приятнее, чем с жидкой, липкой и вонючей смолой. Кроме того, FFF печатает дешевле, прочнее, как правило, быстрее и крупнее.
Почему нельзя печатать металлом методом FFF?
Можно. И печатают. Метод называется FDM. Трудности вызваны другим порядком температур, давлений, масс и вряд ли подобный аппарат годится для домашнего использования. Подробнее читай в нашей специальной статье.
Какой материал для печати FFF самый лучший?
Вопрос с подвохом. А какая нога у человека лучшая? А колесо у машины? Из пластика не построишь дом, а из бетона не напечатаешь мячик. Выбирайте материал исходя из задачи.
В каком направлении будет развиваться FFF технология?
Увеличение скорости без потери точности. И упрощение для пользователя. В идеале, 3D принтер должен работать как принтер офисный - закачали файл с моделью, через какое-то время забрали готовую деталь, не вдаваясь, что там происходило внутри и с какими настройками.
