Modellazione a deposizione fusa: la tua guida a una delle principali tecnologie di stampa 3D

Ricordo la prima volta che ho visto una stampante 3D. È stato a una grande mostra molti anni fa. Era una piccola scatola. All'interno della scatola, una piccola punta si muoveva costruendo una minuscola rana di plastica. Sembrava che la creasse dal nulla. Sembrava una magia. Quella magia era una tecnologia di stampa 3D nota come Fused Deposition Modeling, o FDM. Oggi la FDM è uno dei metodi più diffusi per realizzare una stampa 3D.

In questo articolo vi mostrerò come funziona questa magia. Vi spiegherò cos'è la stampa 3D FDM e come potete utilizzarla. Vi dirò anche perché potrebbe essere lo strumento migliore per quello che volete realizzare. Imparerete a conoscere gli aspetti positivi e quelli meno positivi di questa tecnologia. Al termine della lettura, capirete questa tecnologia fdm davvero interessante. Saprete anche come può prendere un file su un computer e trasformarlo in un oggetto reale che potete prendere in mano.

Che cos'è davvero la stampa 3D a deposizione fusa (FDM)?

Che cos'è la modellazione a deposizione fusa? Si può pensare che sia una pistola per colla a caldo molto intelligente e molto ordinata. È un tipo di fabbricazione additiva. È un modo elegante per dire che si costruiscono cose aggiungendo materiale. Non si taglia il materiale, come se si stesse modellando un blocco di legno. La stampante utilizza un lungo filo di plastica, chiamato filamento. La stampante scioglie il filamento e poi disegna l'oggetto, uno strato molto sottile alla volta.

Questo modo di costruire gli oggetti strato per strato è ciò che rende possibile una stampa 3D. La stampante mette a terra un pezzo piatto del vostro oggetto. Quel pezzo si raffredda e diventa duro. Poi, la stampante mette il pezzo successivo sopra quello. Questo procedimento viene ripetuto più volte. Dopo centinaia o migliaia di strati, si ottiene una stampa 3D completa. Questo metodo è l'idea principale della stampa 3D FDM. Utilizza un materiale termoplastico. Un materiale termoplastico è un tipo di plastica che può essere fuso e raffreddato molte volte e che continua a essere buono.

Come funziona la stampa 3D FDM?

Il percorso che porta da un'idea a una vera e propria stampa 3D è molto interessante. Tutto inizia con un progetto digitale. Questo piano è noto come file CAD. CAD sta per progettazione assistita da computer. È possibile creare questo file da soli con speciali programmi informatici. È anche possibile trovarne uno online già realizzato da un'altra persona. Questo file fornisce alla macchina tutte le indicazioni necessarie per realizzare il pezzo.

Dopo che la stampante ha ottenuto il file, inizia il processo di stampa 3D vero e proprio. La stampante riscalda innanzitutto uno speciale filamento termoplastico. Il filamento si riscalda fino a diventare morbido come una poltiglia. Il filamento viene quindi spinto in un piccolo punto metallico caldo chiamato ugello. La stampante avvia quindi la fase di estrusione. Spinge la plastica fusa fuori dall'ugello mentre si muove sopra la piattaforma di costruzione. In questo modo si ottiene il primo strato dell'oggetto. La termoplastica si raffredda molto rapidamente e diventa solida. La piattaforma si abbassa leggermente e la stampante inizia a disegnare lo strato successivo. È così che costruisce i pezzi.

Quali tipi di materiali sono compatibili con una stampante FDM?

Uno degli aspetti più interessanti di una stampante FDM è l'ampia scelta di materiali. La stampante funziona fondendo un filamento termoplastico. Pertanto, è possibile utilizzare quasi tutti i materiali termoplastici che possono essere trasformati in filamenti. Ciò significa che sono molti i materiali diversi compatibili con una stampante 3D FDM. Il numero di filamenti disponibili è davvero elevato. Questo è un aspetto positivo perché materiali diversi sono adatti a lavori diversi.

Per chi è agli inizi e per i progetti più semplici, si utilizzano spesso materiali come il PLA e il PETG. Sono semplici da stampare e non costano molto. Ma la stampa 3D FDM non è solo per progetti divertenti. Per i lavori aziendali che richiedono parti molto resistenti, è possibile utilizzare materiali speciali. Tra questi, le plastiche resistenti come il nylon e il policarbonato. È anche possibile utilizzare un filamento con fibra di carbonio per realizzare parti molto resistenti ma non pesanti. È inoltre possibile utilizzare polimeri speciali ad alte prestazioni come l'ULTEM. Questa ampia scelta di materiali rende la stampante FDM uno strumento molto pratico.

Quali sono i vantaggi della tecnologia FDM?

Quando ho bisogno di verificare rapidamente un'idea, spesso utilizzo la tecnologia FDM. Perché lo faccio? Perché i vantaggi della FDM sono facilmente intuibili. Soprattutto se si pensa a quanto è veloce ed economica. Questa tecnologia di produzione additiva è uno dei modi più rapidi e meno costosi per ottenere un pezzo che si possa tenere in mano.

Ecco i principali aspetti positivi che ho riscontrato:

• Velocità: L'FDM è un'ottima scelta per la prototipazione rapida. È possibile disegnare un pezzo al computer al mattino. Poi, nel pomeriggio, si può avere un prototipo reale da controllare. Ciò consente di realizzare nuovi prodotti molto più rapidamente e di ridurre i tempi di consegna.
• Costo: Le macchine e i materiali costano meno di molte altre tecnologie di stampa 3D. Questo la rende una scelta efficiente ed economica per quasi tutti, dagli studenti alle grandi aziende. È una scelta efficiente ed economica.
• Facile da usare: Molti tipi di stampanti FDM, soprattutto quelle 3D da tavolo, sono semplici da configurare. In meno di un'ora si può essere pronti a realizzare la prima stampa 3d.
• Molti materiali: Come abbiamo detto, è possibile stampare con molti tipi di materiali. È possibile realizzare un semplice prototipo con il PLA a basso costo. Oppure si può realizzare un utensile super resistente con un polimero in fibra di carbonio.

Esistono svantaggi per una stampante 3D FDM?

Naturalmente, nessun metodo di produzione è perfetto. È importante conoscere i vantaggi e gli svantaggi prima di scegliere un metodo di produzione. La stampa 3D FDM è ottima per molte cose, ma ha alcuni punti deboli. Il principale svantaggio che ho riscontrato ha a che fare con l'aspetto e la sensazione della stampa 3D finale.

Poiché la stampante 3D FDM produce pezzi a strati, spesso si notano piccole linee sulla superficie di un pezzo stampato con la tecnologia FDM. Questo fa sì che la superficie risulti più ruvida rispetto ad altri metodi di stampa 3D. I dettagli, o la risoluzione, rispetto ad altre stampanti 3D come la SLA, non sono altrettanto buoni. Inoltre, la connessione tra gli strati è più debole della plastica stessa. Questa qualità è chiamata anisotropica. Significa che il pezzo non è forte allo stesso modo da ogni direzione. Per alcuni pezzi, questo può essere un grosso problema. Infine, può essere difficile ottenere le misure dimensionali corrette e spesso è necessario eseguire una leggera post-elaborazione.

Come si colloca la FDM rispetto ad altri tipi di stampa 3D, come la SLA?

È bene vedere come la FDM si confronta con altri metodi di stampa più diffusi. Analizziamo la FDM accanto ad altri due tipi comuni: Stereolitografia (SLA) e Multi Jet Fusion (MJF). Le ho utilizzate tutte e tre e ognuna di esse è adatta a determinati scopi. L'FDM utilizza l'estrusione di materiale. Ciò significa che spinge fuori un filamento termoplastico fuso. È ottimo per realizzare un prototipo veloce e a basso costo.

La SLA, invece, funziona in modo diverso. Una stampante SLA utilizza un laser per disegnare su una vasca di plastica liquida. In questo modo la plastica si indurisce uno strato alla volta. Questo metodo di stampa consente di ottenere pezzi con una superficie molto liscia e dettagli minuscoli. L'aspetto è molto migliore rispetto alla FDM. MJF è un processo per grandi lavori. Una macchina deposita uno strato molto sottile di polvere di polimero. Poi, un liquido speciale viene stampato sopra per aiutare la sinterizzazione, o fusione, con il calore. È un'ottima soluzione per realizzare molte parti robuste e complesse in una sola volta. La FDM è la più facile da ottenere per una stampa 3D veloce. La SLA è per le parti con grandi dettagli. E MJF è per la produzione di molti pezzi.

Che cos'è la post-elaborazione di una stampa 3D FDM?

Quando la stampante ha finito il suo lavoro, il vostro lavoro potrebbe non essere finito. La parte che si toglie dalla piastra di costruzione spesso non è ancora pronta per l'uso. La fase successiva è nota come post-elaborazione. Per una stampa 3d FDM, questa fase inizia quasi sempre con la rimozione del materiale di supporto. I supporti sono pezzi extra che la stampante produce per sostenere le parti della stampa 3d che pendono. A volte viene utilizzato uno speciale materiale di supporto solubile. Questo tipo di supporto può sciogliersi in acqua.

Dopo aver tolto i supporti, si possono utilizzare altri metodi di post-elaborazione. Questi passaggi migliorano l'aspetto e la sensazione dei pezzi stampati in fdm. Ciò può significare carteggiare la superficie per eliminare le linee di strato. Si può anche dipingere la parte stampata. Si può anche usare una nebbia speciale per rendere la superficie liscia e lucida. Per molti lavori, la post-elaborazione è necessaria per ottenere una stampa 3D dall'aspetto davvero gradevole.

La FDM è solo per un prototipo o può produrre parti per uso reale?

Una cosa che spesso si pensa in modo errato è che la stampa 3D FDM sia utile solo per realizzare un semplice prototipo. È un ottimo strumento per la prototipazione rapida, ma può essere utilizzato per molte altre cose. Ho visto utilizzare la FDM per realizzare ogni sorta di oggetto utile. Si va dai prototipi funzionali che si possono testare proprio come l'oggetto reale, alle parti di uso finale che vengono inserite nei prodotti. Questa tecnologia è un vero e proprio metodo di produzione.

Grazie ai materiali resistenti che si possono ottenere, è possibile realizzare parti FDM molto resistenti. Molte fabbriche utilizzano la stampante FDM per realizzare strumenti, maschere e attrezzature speciali. Questi aiutano a costruire meglio i loro prodotti. Un'attrezzatura speciale potrebbe costare molto e richiedere settimane per essere ordinata da un negozio. Con la FDM, invece, può essere stampato in una notte con una spesa minima. In settori importanti come quello automobilistico, gli ingegneri creano parti da testare direttamente sull'auto. Con materiali come il nylon in fibra di carbonio, è possibile realizzare una stampa 3D resistente quasi quanto l'alluminio.

Qual è la differenza tra FFF e FDM?

Potreste sentirvi chiamare con un altro nome: Fused Filament Fabrication, o FFF. Questo potrebbe confondervi. FFF e FDM non sono la stessa cosa? La risposta più semplice è che lo sono. Sono lo stesso processo. Entrambi i nomi descrivono il modo in cui l'estrusione del materiale fonde e deposita un filamento per realizzare un pezzo. FDM è conosciuto come il primo nome.

Perché ci sono due nomi? Ha a che fare con gli affari. Il nome Fused Deposition Modeling e il nome abbreviato FDM appartengono a un'azienda chiamata Stratasys 3D. L'azienda ha inventato questa tecnologia molto tempo fa. Quando altre aziende, come quelle che producono le stampanti 3D Stratasys, hanno iniziato a produrre macchine simili, hanno avuto bisogno di un nuovo nome per non avere problemi. Così, le persone che utilizzano queste stampanti hanno inventato il nome Fused Filament Fabrication per parlare del processo. Quindi, tutte le FDM sono FFF e tutte le FFF sono FDM.

Come posso ottenere un preventivo immediato per la mia stampa 3D FDM?

Forse avete un progetto per una stampa 3d, ma non avete una stampante. Non c'è problema! Non avete bisogno di una macchina per utilizzare la FDM. Ci sono molte aziende che offrono la stampa 3d industriale. Potete utilizzare le loro grandi e potenti macchine per realizzare il vostro pezzo. Il modo per farlo è molto semplice e veloce.

È sufficiente inviare il file del modello CAD al loro sito web. Dopo l'invio, si sceglie da un elenco di materiali. Si sceglie anche la qualità desiderata. Il programma del sito esaminerà il vostro modello e calcolerà subito il costo. In pochi istanti è possibile ottenere un preventivo immediato per la stampa 3D. Questo è un ottimo modo per realizzare un'ottima stampa 3d senza dover acquistare e gestire una propria stampante. Rende le potenti tecnologie di stampa 3d facili da usare per tutti.

Cose fondamentali da ricordare

In sintesi, ecco le cose più importanti che ho imparato sulla modellazione a deposizione fusa nel corso degli anni.

• La FDM è una tecnologia additiva. Ciò significa che costruisce oggetti strato per strato. Lo fa fondendo e posizionando un filamento termoplastico.
• È veloce e non costa molto. La stampa 3D FDM è una scelta conveniente per la prototipazione rapida e altre applicazioni. Consente di ottenere un prototipo in tempi brevi.
• La scelta del materiale è un grande vantaggio. Sono disponibili molti filamenti di plastica diversi. Si può scegliere dal semplice PLA a materiali speciali come l'ULTEM e la fibra di carbonio, ognuno con proprietà meccaniche diverse.
• L'aspetto finale non è perfetto. Spesso le parti presentano linee visibili. Potrebbero richiedere una post-elaborazione, come la levigatura, per ottenere una superficie liscia.
• Non si tratta solo di prototipi. Con i materiali giusti, è possibile realizzare parti finali robuste e durature, maschere e dispositivi e strumenti che funzionano. L'FDM è quindi uno strumento in grado di svolgere molti lavori diversi.