7.7.4. Изготовление молелей с помошью fdm-технологий
При FDМ-процессе (FDM-Fused Deposition Manufacturing —
послойное наложение расплавленной полимерной нити) термо
пластичный моделирующий материал, диаметр которого состав
ляет 1—2 мм, подаётся через экструзионную (выдавливающую)
головку с контролируемой температурой, нагреваясь в ней до по
лужидкого состояния. Выдавливающая головка наносит матери
ал очень тонкими слоями на неподвижное основание (рис. 7.7.7).
Головка выдавливает материал с очень высокой точностью. Ма
тематическая модель передается на устройство FDM в формате
STL. Программное обеспечение установки самостоятельно ори
ентирует модель оптимальным для построения образом, разби
вает ее на горизонтальные сечения (слои) и рассчитывает пути
559
7.7. Технологии быстрого прототипирования
PC имеет более высокий предел прочности на растяжение,
лучшую гибкость и жёсткость по сравнению с ABS. Кроме того,
модели из PC и / ' / ' ^ о б л а д а ю т стабильностью формы и высоким
порогом тепловой деформации и долговечностью, что делает
возможным их применение в мелкосерийном производстве.
Слои наращиваются один за другим, вплоть до завершения
построения модели. Возможно параллельное изготовление не
скольких деталей, если они вписываются в рабочую зону уста
новки. Прототипы, размеры которых превосходят габариты ра
бочей зоны, можно моделировать по частям, а затем собирать в
единое целое (например, склеивая отдельные части). Основным
разработчиком технологии F D M и производителем оборудова
ния является компания Stratasys.
Простота технологии моделирования прототипов на установ
ках позволяет затрачивать на их изготовление считанные часы (в
зависимости от размера модели).
После окончания процесса моделирования изделие можно
практически сразу использовать: ему не требуется длительная
последующая доработка, поддержка после завершения про
цесса легко отделяется от модели механическим способом или
вымывается специальным водным раствором в ультразвуковой
ванне. Моделирующий материал — экологически чистый, по
этому не требуются специальные лаборатории и условия (на
пример, дополнительная вентиляция). Их можно размещать
непосредственно в помещениях конструкторских отделов ря
дом с рабочими местами разработчиков. Точность изготовления
моделей-прототипов достигает 0,127 мм, что сравнимо с точно
стью пластмассовых деталей, изготовленных в обычных инжек-
ционных пресс-формах.
Установки FDM работают с различными моделирующими
материалами: ABS-пластиком (ABS), «медицинским» ABSi, поли
карбонатом (PC и PC-ISO), полифенилсульфоном (PPSF). Преиму
ществом этих материалов является то, что они используются в
производстве конечных продуктов. Они отличаются прочностью
и термостабильностью, не деформируются, не дают усадку и не
впитывают влагу, обеспечивая, таким образом, высокую точ
ность и функциональность моделей прототипов, поэтому из них
можно собирать действующие изделия (рис. 7.7.8).
560
Рис. 7.7.8 а, б, в. Образцы деталей, изготовленные по FDM-технологии
Модели из ABS сохраняют прочность при нагреве до 93 °С; из
PC — до 125 °С, а из PPSF — ю 189 °С. PPSFустойчив к воздей
ствию антифризов, моторных масел и бензина. PPSF'и ABSi — ма
териалы имеют международные сертификаты.