Úvod do FDM (Fused Deposition Modelling) 3D tisku

3D tisk je skupina technologií, kterými se vyrábí reálné součásti z počítačových dat. Součásti jsou plně funkční a svými vlastnostmi se můžou blížit finálnímu výrobku, který můžou v některých případech i nahradit. Nejznámější technologie 3D tisku je FDM tisk, což je způsob tisku, kdy postupným nanášením vrstev roztaveného především plastu vzniká finální výrobek. FDM tisk se stal známým kvůli jednoduchosti tisku a boom přišel s prodejem 3D tiskáren, které je možné poskládat doma. Mezi nejznámější patří tiskárny od Průši, ale existují také tiskárny plug and play, kdy jen zapojíte tiskárnu do zásuvky a nejsou potřeba detailnější znalosti 3D tisku (např. CEL Robox tiskárna). 

3D tisk je tzv. aditivní technologie. To znamená, že součásti jsou vyráběny přidáváním materiálu po jednotlivých vrstvách, které mají konstantní tloušťku. Základem je 3D model vytvořený v CAD systému nebo trojrozměrně nasnímaný objekt skenerem. Virtuální model je poté rozřezán příčnými řezy na jednotlivé vrstvy a následným postupným "tiskem" těchto vrstev na sebe vznikají tvarově složité předměty.

Výhody 3D tisku:

·        Výroba složitých tvarů

·        Rychlá příprava výroby

·        Cena vyrobeného prototypu

·        Vysoká přesnost

·        Možnost dalšího zpracování součástí (obrábění, broušení, …)

Nevýhody 3D tisku

·        Zatím nelze najednou vyrábět součásti velkých rozměrů 

·        Výroba součástí konvenčními metodami má větší přesnost

·        Nevhodné pro sériovou výrobu

Využití 3D tisku

·        Odhalení chyb ve výrobní dokumentaci - chyby konstruktéra

·        Ověření vyrobitelnosti

·        Ověření smontovatelnosti

·        Získání představy jak bude součást vypadat - design součásti

·        Simulace namáhání a proudění

·        Výroba chladících kanálů u horkých vtoků. 

Metoda FDM byla vyvinuta a patentována Scottem Crumpem v roce 1989, pozdějším zakladatelem společnosti Stratasys, Inc.

Principem FDM je tavení tenkého drátu (termoplast, kov, vosk atd.) ve vyhřívané trysce, která se pohybuje pomocí krokových motorů nad pracovní deskou. Materiál je v trysce ohříván na teplotu o několik stupňů vyšší, než je jeho teplota tavení. Při styku s povrchem roztavený materiál ihned tuhne a vytvoří tak tenkou vrstvu. Součást se vytváří na nosné desce. Po nanesení požadované vrstvy, která má minimální tloušťku, která záleží na typu 3D tiskárny, se nosná deska vždy sníží o hodnotu vrstvy.

Vypršením patentu na technologii FDM vedlo k rozvoji tzv. open-source 3D tiskáren. Nejznámější open-source projektem je RepRap, který vznikl v roce 2005. 3D tiskárna projektu RepRap dokáže vytisknout většinu svých vlastních součástek sama. Díky tomu se postupně snížila výrobní cena 3D tiskárny.

Používané materiály:

·        ABS

·        Polykarbonát

·        PLA

·        Pískovec + polymer 

·        Vosk

Výhody:

·        Velké množství použitelných materiálů

·        Minimální odpad

·        Nízká cena funkčních prototypů

·        Svými vlastnostmi se vytištěné součásti blíží konečným produktům

Nevýhody:

·        Kvalita povrchu

·        Nutnost dokončovacích operací – odstranění podpor, leštění povrchu, ..