Tất cả kiến thức cần biết về công nghệ in 3D FDM

Mô hình lắng đọng Fuse (còn được gọi là FDM), là công nghệ in 3D được sử dụng phổ biến nhất cho các nhà sản xuất và người tiêu dùng hàng ngày. Trong bài viết này, Việt Machine sẽ giải thích: lịch sử của FDM; cách thiết lập máy in 3D FDM ; quy trình in FDM; và các sợi và máy in 3D thường được sử dụng.

Ngoài ra, hướng dẫn này cũng giải thích lý do tại sao các máy in khác nhau có giá khác nhau, các chỉ số chính về hiệu suất của máy in 3D FDM , FDM so với SLA và Laser thiêu kết ; Các ứng dụng của FDM; và ưu điểm và nhược điểm của FDM.

Các loại vật liệu in 3D Resin và SLA, so sánh và lựa chọn

Xem tất cả các hướng dẫn công nghệ 3D khác của chúng tôi ở đây. Công nghệ in 3D

Mô hình lắng đọng hợp nhất: Giải thích
Chúng tôi đã bao gồm một số infographics và video ngoài hình ảnh để thử và giúp bạn hiểu quy trình. Có một bản tóm tắt ở cuối bài nhằm giải thích thêm rõ hơn nữa

FDM vs FFF
Mô hình lắng đọng hợp nhất đôi khi được gọi là chế tạo sợi nhựa hợp nhất, hoặc FFF. Các quy trình in 3D này giống nhau, nhưng chúng tôi sẽ sử dụng FDM trong bài viết này. Nếu bạn thấy máy in 3D FFF được viết ở bất cứ đâu, thì đó là máy in 3D FDM .

FFF là tên được đặt cho quy trình sản xuất, mặc dù Mô hình lắng đọng Fuse là tên được thương hiệu bởi Stratasys khi họ phát minh ra quy trình. Tên FDM đã phải được sinh ra để thay thế.

Stratasys đã phát minh ra FDM gần 30 năm trước, và bây giờ tạo ra các máy in công nghiệp tiên tiến và sáng tạo hơn nhiều.
FDM là gì? Giới thiệu rất nhanh
Mô hình lắng đọng hợp nhất còn được sử dụng với thuật ngữ Đùn vật liệu . Giống như Laser thiêu kết  FDM sử dụng nhựa nhiệt dẻo để in các bộ phận. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa hai loại này là FDM sử dụng các sợi, trong khi SLS sử dụng bột. Stereolithography khác với cả hai vì nó sử dụng nhiệt, được gọi là nhựa.

Lịch sử của FDM
FDM đã xuất hiện từ khi bắt đầu lịch sử in 3D . Mô hình lắng đọng hợp nhất được phát triển bởi S. Scott Crump vào cuối những năm 1980 trước khi ông thành lập Stratasys. Với Stratasys, Crump đã thương mại hóa FDM vào năm 1990 và công ty máy in 3D thành công tiếp tục sản xuất máy in 3D FDM cho đến ngày nay.

Một năm lớn nữa đối với in 3D sử dụng mô hình lắng đọng hợp nhất là năm 2005, năm máy in 3D RepRap bắt đầu cất cánh. Phong trào RepRap dựa trên cộng đồng nguồn mở và liên quan đến việc in 3D các bộ phận của máy in 3D của riêng bạn và tự lắp ráp chúng.
Năm 2009 đánh dấu năm mà các bằng sáng chế mô hình lắng đọng hợp nhất đầu tiên hết hạn, cho phép những người đam mê phát triển máy in 3D DIY của riêng họ và thương mại hóa chúng. Các công ty như Makerbot và Lulzbot đã thành công rực rỡ khi chế tạo bộ dụng cụ máy in DIY, với Makerbot trở thành người khổng lồ trị giá 400 triệu đô la như ngày nay.

Bạn có thể đọc thêm về: Lịch sử in 3D 

RepRap máy in 3D FDM hợp nhất mô hình lắng đọng
Máy in 3D RepRap này sử dụng các công nghệ FDM để in 3D bản sao của chính nó trong quá trình tự sao chép.
Thiết lập máy in 3D FDM
Để in bất cứ thứ gì trên máy in 3D FDM của bạn, trước tiên bạn sẽ cần một tệp 3D. Thường là tệp .STL – kiểu máy in 3D – bạn có thể tải xuống các tệp này từ các trang như Thingiverse hoặc Shapeways hoặc thiết kế chúng trên chương trình phần mềm 3D như SolidWorks hoặc SelfCAD.

Khi bạn có tệp .STL, bạn cần sử dụng công cụ cắt 3D như Cura để cắt tệp thành các lớp. Đây là các lớp riêng lẻ mà máy in 3D sẽ in, từng lớp một, cho đến khi mô hình ba chiều kết thúc. Sau khi cắt lát, bạn chỉ cần chọn tham số in của mình và nhấn in!

Có bốn loại máy in 3D FDM chính: Cartesian, Delta, Polar và Scara và tất cả chúng đều hoạt động hơi khác nhau. Chúng tôi đã viết một hướng dẫn đầy đủ về từng loại máy in 3D FDM ở đây cho những ai muốn biết sự khác biệt.


Bạn có thể chọn các tham số in của mình khi thiết lập bản in, trong máy cắt 3D như Cura được hiển thị ở trên.
Chọn thông số in tốt nhất với FDM
Chất lượng, bề mặt hoàn thiện, cường độ và tốc độ in sẽ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thông số in của bạn. Dưới đây là một số lĩnh vực chính để đảm bảo bạn đã tối ưu hóa dựa trên kết quả bạn muốn:

Tốc độ in: Có, in 3D có thể cảm thấy như mất nhiều thời gian. Nhưng việc tăng tốc máy in của bạn quá nhiều sẽ tạo ra lỗi in (các góc bị vênh, các bộ phận bị mất ) và thường làm giảm chất lượng bộ phận và bề mặt hoàn thiện. Xem: Xử lý các lỗi in 3D

Các lỗi như trong hình hiển thị bên dưới có thể xảy ra nếu cài đặt in – hoặc bất kỳ cài đặt nào khác – được đặt không chính xác.

in 3D không thành công từ cài đặt in sai
Chiều cao lớp: Chiều cao lớp thấp hơn thường có nghĩa là hoàn thiện mịn hơn, mặc dù bản in chậm hơn nhiều. Tuy nhiên, có những kịch bản mà bạn có thể sử dụng chiều cao lớp khổng lồ, tăng tốc độ in và không phải chịu bất kỳ tác động bất lợi nào. Tất cả phụ thuộc vào những gì bạn đang in. Nguyên tắc chung là nếu bạn đang in một thứ gì đó rất phức tạp, ví dụ như mặt hoặc trang sức in 3D, hãy sử dụng chiều cao lớp thấp nhất có thể. Tuy nhiên, nếu bạn đang in thứ gì đó như khối lập phương lớn, bạn có thể sử dụng chiều cao lớp lớn, in nhanh và kết quả cuối cùng sẽ trông gần giống nhau.

Đường kính đầu đùn: Đây không phải là thông số kỹ thuật mà là một bộ kit, nhưng nó quan trọng đối với cách bạn in. Máy in 3D thường sử dụng đầu phun có đường kính 0,4mm, do đó, bất cứ thứ gì tốt hơn cái này – chẳng hạn như văn bản cực kỳ chi tiết – vẫn có thể không thể in được trừ khi bạn mua vòi phun 0,2mm. Kiểm tra vòi phun bạn có trên máy in của bạn và tối ưu hóa dựa trên điều này. Đường kính vòi phun nhỏ hơn tạo ra diện tích bề mặt mịn hơn và chi tiết hơn, nhưng với chiều cao lớp thấp hơn, mất nhiều thời gian hơn để in.

Ngoài ra còn có bốn loại máy in 3D FDM khác nhau, tất cả đều thay đổi một chút. Chúng tôi có một hướng dẫn đầy đủ ở đây về từng loại máy in 3D .
Infill: Các bộ phận FDM không được in đặc, thông dụng là 20%, vẫn tạo ra các bộ phận mạnh hơn các bộ phận được tạo bằng SLA trong khi tiết kiệm tiền và thời gian. Nếu bạn chỉ cần một nguyên mẫu rất thô, đôi khi 10% sẽ làm, mặc dù trong các tình huống khác khi cần một mô hình chịu lực cao, đôi khi 80% được sử dụng.

Phần in support: Nếu bạn có một phần có phần nhô ra, bạn sẽ cần hỗ trợ hoặc phần của bạn sẽ sụp đổ và biến dạng. Máy in máy đùn kép thực hiện việc này một cách dễ dàng và có thể in các hỗ trợ trong sợi nhựa có thể hòa tan như HIPS hoặc PVA.

Xem thêm: In 3d công nghiệp

In 3D với Mô hình lắng đọng hợp nhất
Mô hình lắng đọng hợp nhất liên quan đến việc đưa dây tóc nhựa nhiệt dẻo vào máy in 3D, với bất kỳ hỗ trợ hoặc vật liệu nào khác nếu đó là máy in 3D đùn kép . Dây tóc được làm nóng đến điểm nóng chảy của nó – khoảng 200 CC, mặc dù điều này phụ thuộc vào vật liệu – thông qua một vòi được làm nóng và sau đó đùn vào nền tảng xây dựng, theo dõi kích thước bộ phận được chỉ định bởi tệp STL.

Khi lớp đầy đủ đầu tiên kết thúc, đầu in di chuyển lên một chiều cao trước khi truy tìm lớp tiếp theo. Điều này tiếp tục, từng lớp, cho đến khi phần hoàn thành.

Sau khi lắng đọng, sợi nhựa rắn lại để tạo thành một sản phẩm cứng, với mỗi lớp làm mát trước khi được làm nóng lại một lần nữa khi lớp trên cùng của nó được lắng đọng. Kích thước lớp tùy thuộc vào sở thích của bạn, nhưng thường là khoảng 0.2mm.

Chúng tôi cũng đã viết một so sánh giữa FDM và SLA, mà bạn có thể xem ở đây .

Quá trình in 3D mô hình lắng đọng Fuse. Các ống chỉ đi đến máy đùn, in ra từng lớp.
In màu FDM 3D
Một số máy in 3D có khả năng in màu 3D. Một máy in 3D FDM thực hiện điều này là Da Vinci Color của XYZPrinting, có thể in 10 triệu màu khác nhau! Nếu bạn có một máy in 3D đùn kép thì bạn cũng có thể in hai màu hoặc hai vật liệu cùng một lúc.


Loại bỏ support & Giảm thiểu cong vênh với mô hình lắng đọng hợp nhất
Giảm thiểu cong vênh
Một điều bạn phải cẩn thận với in 3D FDM là cong vênh. Các bộ phận có thể cong vênh khi sử dụng FDM vì các bộ phận của mô hình nguội ở các thời điểm khác nhau, tạo ra sức căng. Do đó, các phần của mô hình in 3D có thể co lại và co lại, ảnh hưởng đến chất lượng in và bề mặt hoàn thiện.

Điều này có thể được giảm thiểu với: độ bám dính tốt trên bàn in và bàn được gia nhiệt. Cả hai đều giúp neo phần này xuống, giảm cong vênh và ứng suất cho phần này.

Máy in 3D đắt tiền hơn sẽ có môi trường in được kiểm soát nhiều hơn để giảm thiểu sự cong vênh. Ví dụ, họ sẽ có các cài đặt phù hợp với từng vật liệu sợi nhựa và có khả năng thay đổi cài đặt độ ẩm và nhiệt độ để làm mát sản phẩm xuống chậm hơn nhiều. Quá trình làm mát chậm hơn này có nghĩa là bộ phận sẽ ít bị cong vênh hoặc co lại.

Loại bỏ support
Máy in 3D FDM sử dụng các support – thường được làm từ HIPS hoặc PVA – cho bất kỳ kiểu máy nào nhô ra quá 45 độ. Đây có thể được gỡ bỏ theo hai cách; trước hết bằng cách ngâm mô hình trong hỗn hợp nước và dung dịch tẩy rửa (nếu vật liệu hỗ trợ có thể hòa tan). Một cách khác là chỉ cần tắt các hỗ trợ bằng tay của bạn, mặc dù điều này có nguy cơ làm hỏng bản in.

Bạn cũng có thể chà nhám bản in cho hoàn thiện mịn hơn, hoặc sơn nó cho đẹp hơn.

Xem 10 cách xử lý vật liệu 3D FDM sau in

Vật liệu mô hình lắng đọng hợp nhất
Máy in 3D mô hình lắng đọng hợp nhất sử dụng các sợi nhỏ là nhựa nhiệt dẻo có dạng cuộn. Ống chỉ dây tóc được đưa vào máy in 3D FDM. Các sợi máy in 3D này thường có kích thước đường kính 1,75mm hoặc 3 mm.

Đây là một phác thảo ngắn gọn cho một số sợi phổ biến nhất. Chúng tôi cũng có một hướng dẫn đầy đủ về mọi dây tóc máy in 3D ở đây .

PLA: Một vật liệu thường được sử dụng là PLA (Polylactic Acid) – một loại nhựa phân hủy sinh học được hình thành bởi bột bắp hoặc một loại rau tương tự. Một điểm tích cực của việc sử dụng PLA là nó thân thiện với môi trường hơn vì đây là nguyên liệu thô tái tạo, đó là lý do tại sao nó cũng có ứng dụng rộng rãi trong bao bì thực phẩm.

Bạn có thể in PLA trên máy in 3D mà không có bất kỳ thay đổi nghiêm trọng nào – bạn không yêu cầu giường nóng như bạn muốn in 3D. Nó cũng tan chảy ở nhiệt độ thấp và an toàn, khoảng 150 ° C. Tuy nhiên, bản in trong PLA thường dễ vỡ hơn so với bản in trong ABS.


Một ống chỉ PLA màu đen. Ống chỉ giữ cho PLA không bị kẹt và tạo ra vấn đề trong quá trình in.
ABS : Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng với FDM là ABS. Vật liệu ABS là một loại polymer cũng được sử dụng trong các vật dụng gia đình như Lego, và phổ biến vì nó rẻ tiền, cung cấp khả năng kháng hóa chất tốt và khá mạnh. Bạn in bằng ABS, bạn cần làm nóng nó đến điểm nóng chảy của nó – khoảng 200 ° C – nhiệt độ tương đối an toàn và thấp so với một số sợi nhỏ hơn, mặc dù cao hơn PLA.

Tuy nhiên, để in bằng ABS, bạn cần một máy in 3D FDM có giường được làm nóng, hoặc bản in của bạn sẽ bị cong vênh đáng kể.

Chúng tôi cũng có một bài viết đầy đủ, chi tiết giải thích sự khác biệt giữa PLA và ABS .
Các vật liệu khác bạn có thể sử dụng bao gồm PC (polycarbonate), PEI, TPU, PEEK và nhiều loại sợi khác cho các loại in 3D FDM chuyên dụng.

Các sợi polymer cơ bản như ABS và PLA là rẻ nhất, thường khoảng $ 25 mỗi kg. Tuy nhiên, những sợi tơ đắt tiền, chất lượng cao như PEEK có thể có giá cao hơn nhiều, lên tới 500 USD mỗi kg.

Xem thêm: Nhựa in 3d thông dụng

Các vật liệu hỗ trợ có thể được làm từ cùng một vật liệu như được sử dụng trong in 3D hoặc từ PPSF, PVA hoặc HIPS. Nếu bạn đang sử dụng máy in 3D máy đùn kép , máy đùn khác có thể in hỗ trợ trong các vật liệu khác này đồng thời. Bất kỳ khu vực nào trước đây được hỗ trợ bởi các hỗ trợ bị loại bỏ sẽ có một kết thúc mịn hơn đáng kể so với các khu vực không có.

Sợi FDM tốt nhất?
Dưới đây là một số sợi nhỏ được đánh giá cao, với các liên kết đến nơi bạn có thể mua chúng với giá rẻ:

Nếu bạn quan tâm đến các sợi có màu thú vị, đây là một số có màu vàng, bạc và đồng . Nhựa in 3D PLA

Để hỗ trợ in ấn, chúng tôi khuyên dùng HIPS. Bạn có thể mua nó ở đây . Nhựa hòa tan PVA

Xem chi tiết: Ba loại nhựa in 3d thông dụng

Giá máy in 3D FDM
Mô hình lắng đọng hợp nhất là công nghệ in 3D giá cả phải chăng nhất, làm cho nó lý tưởng cho người mới bắt đầu và người có sở thích. Do đó, đây là công nghệ in 3D được sử dụng phổ biến nhất.

Một vài máy in 3D giá rẻ chúng tôi khuyên dùng:

Xem: Dòng máy in 3D phổ thông
Đây là dòng máy giá tốt nhất phù hợp với những ai mới làm quen với in 3d, máy đã lắp ráp hoàn thiện, khách hàng chỉ mua về sử dụng

máy in 3d prusa

Xem: Máy in 3D chuyên dụng
Dòng máy chất lượng cao dành cho công ty và người làm dịch vụ, giúp in sản phẩm chất lượng, hoạt động bền bỉ, in được nhiều vật liệu khó mà sản phẩm ngoài thị trường không làm được

máy in 3d delta 250

Hiệu suất máy in 3D FDM
Mặc dù giá cả phải chăng, dễ tiếp cận và sử dụng đơn giản, máy in 3D FDM / FFF thiếu ở một số khu vực. Thứ nhất, chúng chậm. Do tạo từng lớp từ từ, bản in lớn hơn kích thước của một chiếc bình có thể mất 12 giờ. Nếu bạn đang tìm cách in 3D với tốc độ, bạn sẽ tốt hơn nhiều với SLA hoặc SLS , hoặc thậm chí với công nghệ CLIP của Carbon 3D để in tốc độ siêu cao!

Hơn nữa, chất lượng in là đủ, nhưng không tuyệt vời. Mặc dù các máy in 3D FDM tốt nhất có độ chính xác lên tới khoảng 50 micron, nhưng điều này không lý tưởng và đôi khi bạn vẫn có thể nhìn thấy các lớp trên một mô hình. Các công nghệ in 3D như SLA và Binder Joking tốt hơn cho in chất lượng cao vì chúng mang lại độ chính xác và chất lượng tổng thể cao hơn.

Các ứng dụng của FDM
Mô hình lắng đọng hợp nhất là tuyệt vời cho tạo mẫu nhanh vì nó có thể tạo ra các bản sao thiết kế giá rẻ. Do đó, đây là công dụng chính của FDM, mặc dù nó cũng có một số ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế và nghệ thuật.

Các công ty nổi tiếng như BMW, Huyndai và Nestle được biết đến với việc sử dụng FDM trong các quy trình của họ. Đây là nguyên mẫu nhanh chóng để tạo ra protypes nhanh chóng để đo lường hiệu quả của chúng.

Ngoài ra, có một số cá nhân và công ty tuyệt vời đang sử dụng FDM để tạo ra các bộ phận giả in 3D chi phí thấp cho những người có nhu cầu.

Chúng tôi có một câu chuyện đầy đủ tính năng viết về các ứng dụng của chân giả in 3D và cách chúng có thể thay đổi cuộc sống của 30 triệu người trên toàn thế giới.


Ngoài các ứng dụng công nghiệp, FDM là lựa chọn cho hầu hết các nhà sản xuất thích mày mò với các mô hình và in chúng tại nhà. Nếu bạn đang tìm kiếm một máy in 3D giá rẻ để thử mọi thứ, hãy bắt đầu với mô hình lắng đọng hợp nhất.

Ưu điểm và nhược điểm của FDM
Ưu điểm của FDM
FDM là một công nghệ 3D giá rẻ và dễ tiếp cận. Điều này làm cho nó hoàn hảo cho người mới bắt đầu in 3D. Đây cũng là công nghệ tạo mẫu nhanh được sử dụng phổ biến nhất do dễ tiếp cận.
Công nghệ này rất đơn giản để sử dụng và máy in thường thân thiện với người dùng. Điều này là do FDM chủ yếu là người tiêu dùng chứ không phải là quy trình công nghiệp nên đã nỗ lực để làm cho máy in 3D dễ sử dụng.
Nhược điểm FDM / Hạn chế FDM
Chất lượng in của bản in 3D FDM / FFF không tốt bằng SLA hoặc SLS .
In 3D với mô hình lắng đọng hợp nhất là chậm. Điều này làm cho nó không thể sử dụng được trong một số ngành công nghiệp khi cần số lượng lớn các bộ phận một cách nhanh chóng.
Việc in từng lớp trong FDM đôi khi có thể dẫn đến các vấn đề với cong vênh và co rút nhỏ.
Do đó, để tóm tắt, FDM là một lựa chọn in 3D tuyệt vời cho người mới bắt đầu do tính đơn giản và chi phí rẻ. Tuy nhiên, đối với người dùng đang tìm cách in số lượng lớn các mô hình một cách nhanh chóng và với chất lượng rất cao, bạn nên ở nơi khác tốt hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *