הבנה של Fuse Deposition Modeling

Fשימוש Deposition Modeling (FDM) הפך אבן הפינה של ייצור תוספים מודרני, המציע מהנדסים שיטה אמינה לייצור רכיבים אשר איזון כוח עם גמישות מבוקרת.בניגוד טכניקות ייצור תת-תחומיות כי הובלת חלקים מבלוקים מוצקים, FDM בונה אובייקטים על ידי שכבה מ filaments thermoplastic, המאפשרת גיאמטמים פונקציונליים מהירים יותר ללא יכולת מטבולית מתקדמת בדיוק לתוך עיצובים חדשים.

מה שממבדיל את FDM מטכנולוגיות הדפסה תלת-ממדיות אחרות כגון סטראוליתוגרפיה או לייזר סלקטיבית של לייזר הוא הנגישות הישירה והחומריות המיוצרת שלה.המכונות עצמן נעות מיחידות שולחן העבודה בעלות כמה אלפי דולרים למערכות תעשייתיות המסוגלות לייצר רכיבים בקנה מידה גדול. נגישות זו עשתה את FDpenM בחירה טובה יותר עבור קבוצות הנדסיות שצריכים להזדרז על עיצובים, טופסי ביצועים והתאמה, והתאמה אישית של תכונות תעשייתיות, אך הן יכולות להיות חזקות יותר מאשר לחלקן של רכיבי הפונקציונליות של מערכת ההפעלה, אך ורקמותק, אך ורק לאחר מכן, כאשר היא ממשיכה להציג את ה-ה של רכיבי ה-ה של ציוד יעיל יותר ויותר, כאשר היא ממשיכה להציג את ה-ה של ציוד יעיל יותר ויותר, כאשר היא ממשיכה להציג את ה-FDpen קריטי של ציוד יעיל יותר ויותר, אם היא ממשיכה להציג את ה-תועלת של רכיבי ה-תועלת של רכיבי ה-תועלת של רכיבי FDEPDpenDpenDEPDEPDpendRMDEPDEPDEPDEPDEPDEPDEPDEPDEPDEPDEPIC-תועלת של מודלים תעשייתית, אך היא ממשיכה לספק את האפשרות ה-תועלת של מודלים מתקדמים

תכונות מכניות Achieved באמצעות FDM

עמידות וגמישות של רכיבי FDM תלויים בממשק מורכב בין בחירה חומרית, פרמטרים הדפסה וטיפולים שלאחר עיבוד.מהנדסים המבקשים חלקים גבוהים של צמיחה לעתים קרובות פונים לחומרים כמו פוליקרבונט או פחמן-פיבר-reinforced filaments, אשר יכול לגשת הביצועים המכניים של חלקי חומצה פולינית עם רמות מופחתת של זריקות תחת תנאים אופטימליים.

התנגדות להשפעה היא עוד נכס קריטי שבו רכיבי FDM יכולים להצטיין, במיוחד כאשר משתמשים בחומרים כמו ABS או ניילון המציגים מצבי כישלונות דקים ולא שברים מלוחים. Charpy ו- Izod אפקטים בדיקות על חלקים FDM מודפסים היטב מראים כי חוזק שכבתי משקל משחק תפקיד דומיננטי בכבדות כוללת.

אסטרטגיות בחירה עבור ביצועים אופטיים

הנדסה -Grade Thermoplastics

בחירת הפשילה הנכונה היא ההחלטה החשובה ביותר בעיצוב רכיב FDM, שכן החומר מכתיב את היישומים מכניים, תרמיים וכימיקליים של חלק, פולימיד, הידוע בדרך כלל כ ניילון, בולט עבור האיזון המעולה של כוח, גמישות, ולבוש סוללות פחמן מלוטש ללחות אוויר, אשר יכול להפיג את איכות ההדפסה אם לא מאוחסן כראוי, אבל כאשר מעובד, הם מייצרים כראוי עם מתחמיכים גבוהים יותר של מחזורי אוויר, למנוע טמפרטורות פוליקליום פחמן.

חומרים גמישים ואסטומריים

עבור רכיבים כי חייב להיותנד, למתוח, או דחוס שוב ושוב, polyurethane thermoplastic (TmPU) הוא חומר FDM הנפוץ ביותר עבור FDM. TPU filaments באים במגוון רחב של צפי הקשיות החוף, בדרך כלל החל מ 80A ל-98A, המאפשר למהנדסים ללחיצת חומרים רגישים יותר של הדפסה רגילה, אך הם משמשים עבור צינורות מגנטיים, אך הם דורשים גמישות גבוהה יותר של חומרים גמישה של חומרים גמישה של חומרים גמישה של אמצעי הדפסה.

רפורמות ושותפות

הגבול של פיתוח חומרי FDM הוא במשחות מורכבות המשלבות את היונקים התרמופלסטיים עם סיבים חוזרים (pDM-reinforces) או כריות פוליקרבונטיות יכולות להשיג ערכי נוקשות המתקרבים לסגסוגת אלומיניום, בעוד שהם שוקלים פחות באופן משמעותי, פתחו יישומים ברכיבים מבניים קלים עבור חלל ושימוש במכוניות.

אופטימיזציה עבור FDM Components

המונחים: Anisotropy Management

האופי השכבתי של FDM אומר שכל החלקים המודפסים מציגים התנהגות מכנית אסטרית, עם כוח ונוקשות משתנים בהתאם לכיוון של עומס יישומי ביחס לקווים השכבה.חלקים מוכווניים כך שמהנדסים של Tenile לרוץ במקביל לשכבות בדרך כלל להשיג 80-90% של כוח דפוסים ממוקדים במיוחד, תוך כדי מטענים החלים על מנת להגיע רק 50-65% של אסטרטגיות מורכבות.

תבניות אינספירליות ודונות טונינג

Infill הוא מבנה ה- lice הפנימי התומך בפגזים החיצוניים של חלק FDM, והתצורה שלו משפיעה באופן דרמטי על התכונות המכאניות הסופיות. חלק עם 20% Infill באמצעות תבנית רשת עשוי להיות מתאים לאבטיפוס תצוגה, בעוד שמנוע פונקציונלי עשוי לדרוש צפיפות חומרים גמישים בתוך שטח gyroid כדי להשיג את יחס כוח-ל-משקל צורך, עם שלושה שלבים פשוטים יותר מאשר 2D נמוך יותר מאשר 2.

קיר ת'יקנס ואסטרטגיה Shell

מספר הקליפות של perimeter ועובי מגדיר את העור החיצוני של חלק FDM ומטפלים ברוב של עומסי העומס וההשפעה. מרכיב עם 2 או שלוש פגזים סביב הליבה של 20% infill מתנהג באופן דומה ללוח כריכים, עם העור הדחוס מתנגד ללחיצת פגזות ומערכת הליבה הקלה יותר של כדור הארץ, אם כי הוא גם מאריך את הפגז ל-5 שכבות יכול להכפיל את הגמישות של ספירה או שתיים, אם כי הוא דורש לחץ חזק יותר, אם כי הוא פחות לחץ חזק יותר לחץ על פני השטח.

טכניקות למניעת הריון לשיפור יכולת

בעוד חלקי FDM פונקציונליים ישירות מהמדפסה, לאחר עיבוד יכול לשפר באופן משמעותי את התכונות המכאניות שלהם, איכות פני השטח, וארוכותיות. אנליינג, כאמור, מקל על לחצים פנימיים שנצברו במהלך הדפסה ומקדם התגבשות בחצי-קריסטלים למנוע את רמות ייצור הפולימרים של הרחם כמו ניילון ו- PETG, הגדלת כוח וחום השתקפות בדרך כלל כרוך חימום חלק בטמפרטורה של פחות מ- 60 דקות.

יישומים ברחבי הנדסה משמעת

Prototyping and Design אימות

ההשפעה הגדולה ביותר של FDM הייתה כנראה ב prototyping, שבו המהירות והעלויות הנמוכות מאפשרות לצוותים הנדסיים להחליש באמצעות חלופות עיצוב במהירות. אבטיפוס פונקציונלי המיוצר בפחמן-העוצמה פחמן יכול להיות נתון לבדיקות עומס, רכיבה תרמית ושילוב של רכיבי מערכת אקולוגית, המספקים נתונים המאמתים מודלים ניתוח סופיים לפני ביצוע ייצור כלי.

סוף-סוף-כללי

בתעשיות, FDM מותאם יותר ויותר לייצור גשר וייצור נמוך כרכים של חלקים בשימוש קצה. חברות חלל לייצר ducting, חזיונות, ורכיבים פנימיים של פלמ-ה-retardant ULTEM filaments, נהנה מיחידות החומריות הנמוכות של חומרים נוגדי חמצון או ירידה גבוהה יחסית לחיסכון במשקל.

כלי, ג'יגס ו- Fixtures

תפעול ייצור נהנה משמעותית ממכשירים מתקדמים של FDM. Custom Jigs ו-Cortures מודפסים מ-FDM-producate או Polycarbonate יכולים להיות מעוצבים ומופצים בתוך שעות, צמצום זמן ההפחתת המכונה במהלך שינויים. End-of-of-arming כלי עבור מחזורי איסוף רובוטיים ו-FDEPSET, תוך שמירה על יעילות נמוכה של מערכות חימום וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.

אתגרים ומגבלות של FDM עבור הנדסה Components

למרות היתרונות הרבים שלה, FDM יש מגבלות טבועות כי מהנדסים חייבים להכיר בעת תכנון רכיבים.הפצה של כוח אנזוטרופית שדיברנו עליה היא כי חלק שעוצב ללא התחשבות באוריינטציה ההדפסה עלול להיכשל בשבריר של העומס הצפוי.דיוק המימדארי בדרך כלל נמוך יותר מאשר של CNC machining, עם מדפסת שולחן העבודה סטנדרטית להשגת סובלנות של FLT:0, בעוד מערכות תעשייתיות עשויות לנהל שכבה מקסימלית של 10.1 מ"מ"מ"מ.

פיתוח עתידי בהנדסת FDM

המסלול של FDM פיתוח נקודות לעבר חומרים ותהליכים אשר ישברו עוד את פער הביצועים עם ייצור קונבנציונלי.משת סיבים רציפה, שבו סיבי פחמן או זכוכית מוטבעים בתוך ממטריקס תרמופלסטי במהלך הדפסה, הוא כבר מגיע לאינדיקטורים באמצעות חברות כמו Markforged ו Anisoprint, לייצר חלקים עם חומרים אדפטיים וחוזק ספציפיים של 6061 תהליכים אלה להפקיד strands של סיבים מבניים לאורך זמן, כולל עומסי לייזר סגור, אשר מכיל תכונות של מערכת בקרה משולבת.

עבור מהנדסים כבר באמצעות FDM, ההתפתחויות המעשיות המיידיות כוללות כלי סימולציה טובים יותר החיזוי מתח סביבתי ושחייה לפני הדפסה מתחילה, ומאגרי מידע חומריים נרחבים מארגונים כגון FLT:0MatWebirFLT:1 המספקים נתונים מכניים אמינים עבור הדפסה מול חומרים גדולים כמו המכון הלאומי לתקני הנדסה וטכנולוגיה (NIST) פרסם הנחיות לאופי ביצועי FD91 למניעה לסייע למהנדסים מתקדמים לאבחון של תרופות ולאימוץ חומרים סטנדרטיים של תרופות ו- ASD2D סטנדרטיים של תרופות ו-PT לתקני הדפסה, בעיקר לתקני בקרה סטנדרטיים סטנדרטיים של ASCDC.

(העיצוב התואם ל-FDM נלמד יותר ויותר כמשמעת ייחודית בתכניות הלימודים להנדסה, ההכרה בכך שחוקי העיצוב של הדפסה תלת-ממדית שונים באופן יסודי מאלה עבור מיפוי או עובש.עיצוב עבור עקרונות ייצור אדקטיבית (DfAM) מדגישים את הסגידה, אופטימיזציה של רכיבי אופטימיזציה אלקטרוניים הנדרשים, ותכנון מבוסס תכונה, המאפשר למהנדסים לנצל את החופש הגיאומטרי של FD בעוד ניהול תהליך הייצור שלה, כמו גם לפני חמש שנים, כמו גם שיטות פעולה מתקדמות, כמו: