Tehnologii Neconvenționale

Tehnologia neconvenţională de fabricare prin depunere de material topit este cunoscută ca FDM (Fused Deposition Modeling – denumire proprietară a firmei americane Stratasys, www.stratasys.com, principalul producător de maşini bazate pe acest principiu de formare a straturilor de material) sau FFF (Fused Filament Fabrication – denumire a procedeului dată de dezvoltatorii de maşini concepute ca iniţiativă a RepRap, www.reprap.org).

Începând cu anul 2009 a avut loc o creştere spectaculoasă a număru¬lui de maşini FDM instalate (tendinţă prezentă şi în România ), în special prin răspândirea maşinilor low-cost, asamblate din kit-uri sau construite de entuziaşti. Această evoluţie s-a manifestat accentuat începând cu 2009, deoarece în acest an a expirat brevetul deţinut de Scott Crump (co-fondator al firmei Stratasys) pentru FDM, ceea ce a determinat o adevărată avalanşă de modele noi de maşini, ca şi o creştere a numărului şi a tipului de aplicaţii în care se folosesc obiecte fabricate prin acest procedeu.

Diferă de majoritatea celorlalte sisteme prin faptul că nu foloseşte un laser pentru a crea stratul de material. Materialul sub formă de filament trece printr-un cap de extrudare şi este încălzit până aproape de punctul său de topire. Acest material este apoi scos prin capătul capului şi depozitat pe masa maşinii sub forma unui singur fir de material; aceste „fire” sunt depuse unul după altul pentru a crea stratul. O data ce stratul a fost terminat, masa de construcţie coboară cu un strat şi procesul continuă până când următorul strat este completat. Piesele cu suprafeţe orientate în jos necesită susţinere substanţială. În timp ce la celelalte procese aceste susţineri sunt generate automat, în cazul FDM se foloseşte material diferit de cel al piesei. Materialul este un plastic ABS, şi piesele construite în timpul procesului au o tărie de 80% din cea a materialului de origine.

Etape necesare în fabricaţia FDM

Etapele care trebuie parcurse pentru fabricarea unui obiect în manieră neconvenţională prin procedeul FDM sunt:

• Obţinerea modelului virtual tridimensional al obiec¬tului de fabricat şi exportul/salvarea acestuia în format STL;

• Importul/deschiderea fişierului STL al obiectului în software-ul maşinii;

• Orientarea obiectului STL în spaţiul de lucru al ma¬¬şinii (rotire, translatare);

• Alegerea parametrilor de proces pentru FDM;

• Secţionarea obiectului, cu plane paralele între ele şi perpendiculare pe direcţia de construire;

• Generarea structurilor suport (fişier format .SSL – Stratasys Sections Language);

• Generarea rândurilor/traseelor de depunere a filamentelor (fişier format .SML – Stratasys Machine Language);

• Transmiterea fişierului SML către maşină;

• Construirea obiectului prin suprapunerea straturilor de material;

• Post-procesarea obiectului (eliminarea structurii suport, prelucrarea suprafeţelor etc).

Procedura de lucru

În FDM se pleacă de la modelul digital tridimensional al obiectului de fabri¬cat. Fişierul în format STL al obiectului, verificat şi corectat în prealabil pentru a evita erorile, este importat în software-ul maşinii (QuickSlice, Catalyst sau Insight pentru maşinile Stratasys, sau Skeinforge pentru cele de tip RepRap). Utilizatorul selectează materialul, grosimea secţiunilor (de exemplu, 0.127-0.332 mm pentru maşinile produse de firma Stratasys), stilul de formare a straturilor şi a structurilor suport – în funcţie de cerinţele specifice legate de aplicaţia pentru care este fabricat obiectul, apoi alege orientarea în care se va face construirea. Software-ul de preprocesare secţionează obiectul virtual cu plane paralele între ele şi perpendiculare pe direcţia de construire. Curbele de intersecţie generate prin intersecţia dintre aceste plane şi modelul STL, reprezintă traseele pe care duza de extrudare va depune materialele pentru obiect şi pentru structura suport. Fişierul în format SML (Stratasys Machine Language), care conţine traseele capului de extrudare, este apoi trimis către maşina de FDM.