TREBALL DE RECERCA DE BATXILLERAT: GUIA PER IMPRESSIÓ 3D
Treball de recerca de batxillerat. Institut Marianao
Què és el procés d'impressió FDM?
El modelatge per deposició fosa (FDM) és un procés de fabricació additiva que utilitza la tècnica d'extrusió de materials. També coneguda com a fabricació de filaments fosos (FFF), FDM és la tecnologia d'impressió 3D més utilitzada.
Les impressores 3D FDM construeixen peces en fondre i extrudir un filament termoplàstic que un extrusor diposita capa per capa a l'àrea d'impressió fins obtenir la peça 3D
Impressora FDM
(Fused Deposition Modeling)
És la tecnologia d’impressió 3D més estesa i econòmica, adequada per a imprimir peces funcionals/mecàniques i prototips. La impressora fa servir filaments de plàstic com a recurs principal, dins d’aquests filaments existeixen una àmplia varietat de materials, per cobrir qualsevol tipus de requisits. Veure l'apartat de MATERIALS
El filament ve en un rodet de plàstic i està disponible normalment amb un diàmetre de 1,75 mm i en diferent colors.
AVANTATGES
Ràpida velocitat d’impressió.
Possibilitat de crear peces d’ús final.
Àmplia gamma de materials compatibles.
DESAVANTATGES
Línies de capa visibles.
Menys detalls que altres mètodes.
Com funciona una impressora FDM?
Una impressora 3D FDM funciona dipositant material de filament fos sobre una plataforma de construcció capa per capa fins que tingui una peça completa. FDM utilitza arxius de disseny digital que es carreguen a la pròpia màquina i els tradueix a dimensions físiques. Els materials per a FDM inclouen polímers com ABS, PLA, PETG i PEI, que la màquina alimenta com a fils a través d'un filtre escalfat.
Per operar una màquina FDM, primer carrega un rodet d'aquest filament termoplàstic a la impressora. Quan el filtre arriba a la temperatura desitjada, la impressora alimenta el filament a través d'un capçal d'extrusió i un filtre.
Aquest capçal d'extrusió està unit a un sistema de tres eixos que us permet moure's a través dels eixos X, Y i Z. La impressora extrueix el material fos en fines fils i les diposita capa per capa al llarg d'un camí determinat per el disseny. Un cop dipositat, el material es refreda i solidifica. Podeu connectar ventiladors al capçal d'extrusió per accelerar el refredament en alguns casos.
Per omplir una àrea, es requereixen diverses passades. Quan la impressora acaba una capa, la plataforma de construcció baixa i la màquina comença a treballar a la capa següent. En algunes configuracions de màquina, el capçal d'extrusió es mou cap amunt. Aquest procés es repeteix fins que la peça està acabada.
Tipologies de impressores
CARTESIANES
Es denominen així pel sistema de coordenades XYZ. El moviment de l’extrusor es realitza en dos eixos (X i Z) mentre que la base de mou al llarg de l’eix Y. També significa que la base d’impressió és quadrada o rectangular
Cartesiana
POLARS
Són bastant poc comuns. Es basen en un sistema coordenades polar. L’extrusor es mou en dos eixos i la base d’impressió és giratòria. Aquest sistema és senzill de construir, no obstant això, la preparació del model és bastant complicada.
Cartesiana
DELTA
Són impressores en les quals el moviment de l’extrusor es realitza controlat per tres braços mòbils que s’uneixen en l’extrusor. Dos dels seus principals avantatges són la velocitat d’impressió i poder imprimir grans volums. No obstant això, la impressora requereix un muntatge i calibratge extremadament precisos
BRAÇ ROBÓTIC
Un braç robótic executa els moviments predeterminats.
Quins són els paràmetres d'impressió de FDM 3d?
La majoria dels sistemes FDM permeten ajustar diversos paràmetres del procés. Aquests inclouen les temperatures del filtre i la plataforma de construcció, la velocitat de construcció, l'alçada de la capa i la velocitat del ventilador de refredament.
No obstant això, els factors que és important considerar són la mida de construcció i l'alçada de la capa.
La mida de construcció comuna d'una impressora 3D d'escriptori és de 200 x 200 x 200 mm, mentre que les màquines industrials poden assolir mides de 1000 x 1000 x 1000 mm.
Si preferiu utilitzar una màquina d'escriptori per imprimir la vostra peça, podeu dividir un model gran en peces més petites i després tornar-lo a acoblar.
L'alçada típica de la capa de FDM oscil·la entre 50 i 400 micres (0.05mm i 0.4mm) . La impressió de capes més curtes produeix peces més suaus i captura geometries corbes amb més precisió, encara que la impressió de capes més altes significa que pot crear peces ràpidament i per un preu més baix.
​
Components d'una impressora 3D FDM
Un dels components principals d’aquest tipus d’impressores es l’EXTRUSOR o capçal d’impressió.
Està dissenyat per a dipositar les capes impreses extruint plàstic fos. Primer, el filament entra en l’extrusor a través d’un tub de Tefló. En aquest moment, el filament és un cilindre de plàstic sòlid i està a temperatura ambient. Travessa un dissipador, que és una peça dissenyada per a evacuar la calor procedent del pont tèrmic i minimitzar l’espai entre el filament sòlid i fos. El dissipador normalment té un ventilador muntat en un costat per a incrementar la seva capacitat de refredament.
COMPONENTS DE L'EXTRUSOR
1 Tub de Tefló
2 Dissipador
3 Ventilador de capa
4 Pont tèrmic
5 Bloc calefactor
6 Filtre
BASE CALEFACTABLE
La base calefactable és una peça important de totes les impressores 3D modernes i la seva temperatura es pot regular segons el material i evita que les peces impreses es dobleguin, corbin o s’enlairin de la seva superfície.
QUADRE
És l’estructura que subjecta la impressora. Un quadre rígid, ferm i fabricat amb precisió té un impacte favorable en la qualitat d’impressió. També permet moure’s a l’extrusor en l’eix Z (eix vertical)
MOTOR PAS A PAS
Els motors pas-a-pas s’encarreguen dels moviments en tots els eixos – això inclou a l’extrusor i la base calefactable, mentre que un altre motor controla el moviment del filament. L’avantatge dels motors pas-a-pas és que poden ser controlats amb precisió.
PLACA BASE
La placa base és el component electrònic amb circuits integrats que controla tota la impressora. La seva funció principal és llegir els arxivaments d’instruccions (G-code) i controlar els motors, la base calefactable i els escalfador segons les instruccions que es troben dins del G-code.
VENTILADOR
Per imprimir les capes, aquestes es depositen foses i maleables, a l’hora de fer voladisos de grans inclinacions es deforma per l’acció de quedar suspès en l’aire. El ventilador evita això solidificant el plastic abans que es deformi. No obstant no es compatible amb totes les impressions ni materials. Els principals materials compatibles amb el ventilador son el PLA i l’ABS.
És important que tots els usuaris d’una impressora 3D FDM sàpiguen utilitzar el ventilador de capa de manera correcta, ja que és un complement que eleva la qualitat i la complexitat de les peces.
