W skrócie
Druk 3D FDM to metoda, w której drukarka wyciska stopione tworzywo przez dyszę i układa je warstwa po warstwie, aż powstanie cały przedmiot. To najpopularniejsza i najtańsza technologia druku 3D – i ta, w której pracuję.
- FDM i FFF to ta sama technologia – różnią się nazwą, nie zasadą działania.
- Materiał przychodzi w postaci żyłki nawiniętej na szpulę; nazywa się ją filamentem.
- Wydruk jest mocniejszy wzdłuż warstw niż w poprzek – to główne ograniczenie metody i trzeba je uwzględnić w projekcie.
- Na pochyłych powierzchniach widać schodki, a nawisy wymagają podpór, które potem się usuwa.
Jeśli szukasz odpowiedzi na pytanie, co to jest druk 3D FDM, najprawdopodobniej trafiłeś na ten skrót przy okazji wyceny albo opisu drukarki i chcesz wiedzieć, co dokładnie oznacza. Ten tekst tłumaczy zasadę działania, pokazuje, co z niej wynika w praktyce, i – co ważniejsze – mówi wprost, gdzie leżą granice tej metody.
Piszę to z perspektywy kogoś, kto drukuje tą metodą zawodowo, więc znajdziesz tu także rzeczy, o których producenci drukarek mówią niechętnie.
Co to jest druk 3D FDM?
FDM to metoda przyrostowa, w której drukarka wytłacza stopione tworzywo przez rozgrzaną dyszę i nakłada je warstwami na stół roboczy. Każda warstwa zastyga i staje się podłożem dla kolejnej. Po kilkudziesięciu albo kilku tysiącach takich warstw powstaje gotowy przedmiot.
Po polsku ta metoda nazywa się osadzanie topionego materiału. Zasada jest bliska temu, co robi pistolet do kleju na gorąco – z tą różnicą, że dyszą steruje komputer, grubość ściegu jest ułamkiem milimetra, a ruch odbywa się w trzech osiach.
Materiał przychodzi w postaci żyłki nawiniętej na szpulę. Nazywa się ją filamentem i ma zwykle 1,75 mm średnicy. Podajnik wpycha ją do rozgrzanej głowicy, tworzywo mięknie i wychodzi przez dyszę o średnicy najczęściej 0,4 mm.
Jak działa drukarka FDM krok po kroku?
Cały proces zaczyna się od pliku z modelem, a nie od drukarki. Model trafia do programu zwanego slicerem, który tnie go na poziome warstwy i zamienia w instrukcje ruchu dla maszyny.
- Model 3D – plik STL, STEP albo 3MF opisujący kształt bryły.
- Cięcie na warstwy – slicer dzieli model na plastry o zadanej grubości, zwykle od 0,1 do 0,3 mm.
- Wyznaczenie ścieżek – program decyduje, którędy ma jechać dysza, ile ma być ścianek i jak gęste wypełnienie.
- Dodanie podpór – tam, gdzie model ma nawisy, slicer stawia tymczasowe rusztowanie.
- Druk – maszyna nagrzewa dyszę i stół, po czym układa warstwę po warstwie.
- Obróbka – zdjęcie wydruku, usunięcie podpór, czasem szlifowanie.
Grubość warstwy jest tu najważniejszym ustawieniem, bo decyduje jednocześnie o dokładności i o czasie. Warstwa 0,1 mm daje gładszą powierzchnię, ale wymaga trzy razy więcej przejazdów niż warstwa 0,3 mm – a więc trzy razy dłuższego druku.
Czym różni się FDM od FFF?
Niczym w sensie technicznym – to ta sama technologia pod dwiema nazwami. Różnica jest prawna, nie inżynierska, i warto ją znać, bo w opisach drukarek spotkasz oba skróty.
FDM to skrót od Fused Deposition Modeling. Metodę opracowała firma Stratasys w latach osiemdziesiątych i zastrzegła tę nazwę jako znak towarowy. FFF – Fused Filament Fabrication – to określenie ukute później w środowisku open source właśnie po to, żeby opisywać tę samą technologię bez ograniczeń prawnych.
W praktyce wielu producentów i tak nazywa swoje maszyny drukarkami FDM, bo ten skrót przyjął się szerzej. Dla Ciebie jako zamawiającego wniosek jest jeden: jeśli widzisz FFF, czytaj to jako FDM. Nie jest to inna metoda ani gorsza odmiana.
Zastrzeżenie: informacje o statusie znaku towarowego pochodzą z publikacji branżowych, a nie z rejestrów znaków. Zakres i aktualność ochrony to kwestia do sprawdzenia w bazie urzędu patentowego, jeśli ma to dla Ciebie znaczenie prawne.
Z czego drukuje technologia FDM?
Z termoplastów, czyli tworzyw, które miękną pod wpływem ciepła i zastygają po ostygnięciu. W mojej pracowni używam czterech i każdy ma inne zastosowanie oraz inną granicę temperaturową.
| Materiał | Mięknie około | Do czego | Słaby punkt |
|---|---|---|---|
| PLA | 60 °C | Dekoracje, modele wymiarowe, wydruki do wnętrz. | Odpada na dworze i w nagrzanym aucie. Kruchy przy uderzeniu. |
| PETG | 80 °C | Części użytkowe, wydruki na zewnątrz, elementy pod naciskiem. | Trudniejszy w szlifowaniu, bardziej widoczne linie warstw. |
| ABS | 100 °C | Elementy pracujące w cieple, przedmioty do lakierowania. | Kurczy się przy stygnięciu, trudniejszy przy dużych płaskich bryłach. |
| TPU | — | Uszczelki, buforki, elastyczne nakładki. | Nie utrzyma sztywnego zatrzasku ani wymiaru pod obciążeniem. |
Temperatury są przybliżone i zależą od konkretnego filamentu. Praktyczny wniosek jest jednak stały: o wyborze materiału decyduje to, gdzie przedmiot będzie stał i co ma robić, a nie to, który filament jest tańszy.
Czego druk 3D FDM nie zrobi?
To jest sekcja, której brakuje w większości tekstów o tej technologii, a ma największe znaczenie praktyczne. FDM ma cztery ograniczenia wynikające wprost z zasady działania i żadnego z nich nie da się obejść ustawieniami.
Wydruk jest słabszy w poprzek warstw. Warstwy łączą się ze sobą przez zgrzanie, a to połączenie jest słabsze niż sam materiał. Element obciążony prostopadle do warstw pęknie wcześniej niż ten sam element obciążony wzdłuż. Dlatego przy częściach użytkowych ustawienie modelu na stole jest decyzją konstrukcyjną, a nie kosmetyczną.
Na pochyłych powierzchniach widać efekt schodkowy. Skoro bryła powstaje z poziomych plastrów, każda powierzchnia odchylona od pionu i poziomu zamienia się w drobne stopnie. Cieńsza warstwa je zmniejsza, ale nie usuwa.
Nawisy wymagają podpór. Tworzywo nie zastygnie w powietrzu, więc wszystko, co wystaje bardziej niż mniej więcej czterdzieści pięć stopni, musi mieć pod sobą tymczasowe rusztowanie. Podpory zużywają materiał i czas, a po ich usunięciu powierzchnia bywa szorstka.
Wydruk nie jest hermetyczny. Między ściegami zostają mikroskopijne szczeliny. Przy zbiorniku na ciecz albo obudowie, która ma mieć klasę szczelności, to dyskwalifikuje metodę bez dodatkowej obróbki.
Do tego dochodzi ograniczenie czysto praktyczne: pole robocze. U mnie maksymalny gabaryt pojedynczego elementu to 25 × 25 cm – większe bryły wykonuję z modułów łączonych na miejscu.
Kiedy FDM jest właściwym wyborem?
Wtedy, gdy liczy się funkcja, koszt i termin, a nie fotograficzna gładkość powierzchni. Ta technologia jest najtańsza z dostępnych, drukuje z materiałów o znanych właściwościach mechanicznych i pozwala zrobić jedną sztukę bez kosztów przygotowania produkcji.
Sprawdza się przy częściach zamiennych, prototypach wymiarowych, oprzyrządowaniu warsztatowym, obudowach i wszystkim, co ma po prostu działać. Dokładnie te rzeczy opisuję szerzej w działach o częściach zamiennych i prototypach i krótkich seriach.
Nie jest natomiast najlepszym wyborem, gdy potrzebujesz bardzo drobnego detalu w miniaturze albo powierzchni gładkiej bez obróbki – tam przewagę ma technologia żywiczna. Porównałem obie w osobnym tekście o tym, którą technologię druku 3D wybrać. Dla jasności: żywicy nie drukuję i mówię o tym wprost, zamiast przekonywać, że FDM nadaje się do wszystkiego.
Najczęstsze pytania
Czy FDM i FFF to ta sama technologia?
Tak. Różnica dotyczy wyłącznie nazwy: FDM jest znakiem towarowym firmy Stratasys, a FFF to określenie wolne od ograniczeń prawnych, ukute w środowisku open source. Zasada działania, materiały i efekt są identyczne.
Jak mocny jest wydruk z FDM?
Mocniejszy, niż większość ludzi zakłada, ale kierunkowo. Wzdłuż warstw wytrzymałość jest zbliżona do materiału litego, w poprzek wyraźnie niższa, bo decyduje o niej zgrzanie warstw. Przy częściach użytkowych ustawiam model tak, żeby obciążenie szło wzdłuż warstw.
Czy wydruki FDM są wodoszczelne?
Nie bez dodatkowej obróbki. Między ściegami zostają mikroskopijne szczeliny, przez które ciecz przenika powoli. Przy donicy czy osłonce to bez znaczenia, przy zbiorniku pod ciśnieniem – dyskwalifikuje.
Dlaczego na wydruku widać linie?
Bo przedmiot powstaje z poziomych warstw i każda z nich zostawia ślad. To cecha technologii, a nie wada konkretnego wydruku. Cieńsza warstwa zmniejsza efekt kosztem czasu druku, szlifowanie i lakierowanie usuwa go całkowicie.
Co to są podpory i czy da się ich uniknąć?
Podpory to tymczasowe rusztowanie pod nawisami, które po druku się odłamuje. Uniknąć ich można, obracając model na stole albo projektując bryłę tak, żeby nawisy nie przekraczały około czterdziestu pięciu stopni. Nie zawsze jest to możliwe.
Ile trwa druk FDM?
Od kilkudziesięciu minut przy drobiazgu do kilkunastu godzin przy dużym albo bardzo dokładnym modelu. Decyduje wysokość przedmiotu i grubość warstwy, a nie sama objętość. Rozpisałem to w tekście o tym, ile kosztuje godzina druku 3D.
Czy drukarka FDM nadaje się do domu?
Tak, i to jest główny powód jej popularności. Nie wymaga wentylacji przy druku z PLA, nie używa żywic ani alkoholu do mycia wydruków i nie zostawia odpadów chemicznych. Przy ABS warto już przewietrzać pomieszczenie.
Jaki filament wybrać na początek?
PLA, jeśli przedmiot ma stać w domu, i PETG, jeśli ma pracować, stać na dworze albo znosić ciepło. Te dwa materiały pokrywają większość zastosowań, a różnią się przede wszystkim odpornością temperaturową: około 60 °C wobec około 80 °C.
Czy mogę przysłać własny plik?
Tak, najwygodniejsze są formaty STL, STEP, 3MF i OBJ. Jeśli pliku nie masz, wystarczy opis albo zdjęcia z linijką w kadrze – model przygotuję na podstawie wymiarów.
Źródła
- Wikipedia: osadzanie topionego materiału (FDM)pl.wikipedia.org/wiki/Osadzanie_topionego_materiałuWady metody FDM to mniejsza wytrzymałość na granicach warstw i efekt schodkowy na powierzchniach pochyłych.
- Fabbaloo: FDM czy FFF – która nazwa jest właściwafabbaloo.com/2019/06/fdm-or-fffFDM to znak towarowy Stratasys, a FFF powstało w środowisku open source jako nazwa tej samej technologii bez ograniczeń prawnych. Źródło branżowe, nie rejestr znaków.
- Prusa Knowledge Base: karta materiałowa PLAhelp.prusa3d.com/article/pla_2062PLA mięknie i odkształca się powyżej 60 °C; dysza 210–215 °C, stół 60 °C.
W opisach drukarek i usług spotkasz zamiennie określenia druk FFF oraz technologia FFF – to ta sama metoda co FDM, tylko pod nazwą wolną od ograniczeń prawnych. Jeśli trafiłeś tu, szukając jednego z tych skrótów, odpowiedź jest w sekcji o różnicy między nimi.
Co z tego wynika przy Twoim zleceniu
Jeśli zapamiętasz z tego tekstu jedną rzecz, niech to będzie ta: w druku FDM kierunek warstw jest decyzją konstrukcyjną. Ta sama część ustawiona na stole inaczej będzie miała inną wytrzymałość w miejscu, które Cię interesuje.
Druga rzecz dotyczy materiału. Wybór między PLA a PETG nie jest kwestią gustu ani ceny, tylko tego, czy przedmiot zobaczy kiedykolwiek temperaturę powyżej sześćdziesięciu stopni – a nagrzany parapet i zaparkowane auto ją przekraczają.
Masz plik albo pomysł i chcesz wiedzieć, czy ta technologia się nadaje? Napisz – powiem wprost, jeśli nie, i wskażę, co zrobić zamiast tego.
