FDM/CFF
FDM je v súčasnosti najznámejšia a najrozšírenejšia technológia 3D tlače, kde sa taví plastová struna a prostredníctvom trysky je nanášaná na tlačovú podložku.
CFF je technológia patentovaná spoločnosťou Markforged, ktorá umožňuje spevniť základný plastový materiál vrstvením kontinuálnych vlákien kevlaru, sklenených alebo uhlíkových vlákien. Výsledkom sú kompozitné výrobky extrémne vysokej pevnosti.
V čom je technológia FDM/CFF jedinečná?
Vďaka kombinácii technológií FDM a CFF je možné vyrábať kompozity, ktoré sú vhodné aj pre tie najnáročnejšie aplikácie, pričom pevnosť dielov je porovnateľná s hliníkom. Výrobky sú súčasne aj výrazne odľahčené, práve vďaka vnútornej výplni a hustote materiálov. Jedná sa o nízko-nákladovú alternatívu CNC obrábania, pretože výroba prebieha bez odpadu, a to pri nízkych prevádzkových a technologických nákladoch.
Vyrábajte extrémne odolné a pevné diely s dokonalou precíznosťou
- Kombinované vlastnosti kompozitných materiálov
- Zredukované výrobné náklady a hmotnosť
- Konzistentná výstupná kvalita
- Pevnosť porovnateľná s hliníkom
- Vysoká výrobná presnosť
Kedy je technológia FDM/CFF najvhodnejšia?
- Prvky meracích a zváracích prípravkov
- Tvarové čeluste a časti prípravkov a upínačov pre CNC obrábanie
- Výroba funkčných koncových dielov s vysokou mechanickou pevnosťou
- Prototypovanie funkčných dielov ako náhrada strojového obrábania
S kompozitovými tlačiarňami vyrábate bez kompromisov a obmedzení.
Technické parametre
| Parameter | Hodnota |
|---|---|
| Priemerný čas dodania | Už do 24 hodín, v závislosti od veľkosti dielu, počtu komponentov a rozsahu dokončovacích prác |
| Presnosť tlače | V smere XY ± 125 mikrometrov V smere Z ± hrúbka jednej vrstvy |
| Hrúbka vrstvy | 100 mikrometrov |
| Minimálna hrúbka steny | 0,8 mm |
| Tlačový objem | 320 x 132 x 154 mm |
| Kvalita povrchu | Diely priamo po vytlačení sú charakteristické jemne drsným povrchom. Kvalita povrchu závisí od orientácie dielu vzhľadom na podložku a od hrúbky vrstvy. |
Materiály
Onyx – technický termoplast. Je špeciálne vyvinutý materiál, ktorý je možné používať len na tlačiarňach Markforged. Jedná sa o nylon plnený časticami uhlíkových vlákien, ktorý disponuje vysokou pevnosťou, vynikajúcou tepelnou a chemickou odolnosťou a skvelou kvalitou povrchu.
Kontinuálne sklenné vlákno – zosilnená pevnosť dielov kontinuálnym vláknom. Základné a cenovo dostupné vlákno. Je 2,5-násobne pevnejšie a 8-násobne tuhšie ako Onyx. V kombinácii s materiálom Onyx je možné vyrábať tuhé a odolné výrobky.
Kontinuálne HSHT sklenné vlákno – pevnosť pri vysokých teplotách. Vysokopevné a tepelne odolné sklenné vlákno, ktoré vykazuje pevnosť hliníku. Je 5-násobne pevnejšie a 8-násobne tuhšie ako Onyx. Je vhodné na extrémne mechanicky a tepelne zaťažované diely.
Kontinuálne uhlíkové vlákno – pevnosť hliníka, polovičná hmotnosť. Má najvyšší pomer pevnosti k hmotnosti spomedzi ostatných vlákien. Je 6-násobne pevnejšie a 18-násobne tuhšie ako Onyx. Využíva sa ako náhrada strojovo obrábaných hliníkových dielov.
Kontinuálne kevlarové vlákno – vysoká pevnosť a húževnatosť. Má vynikajúcu húževnatosť a je optimálne pre opakované aj nárazové zaťaženie. Používa sa teda rôzne typy uchopovačov a prípravkov, ktoré sú cyklicky alebo nárazovo namáhané.
| Meraná veličina | Norma (ASTM) | Karbón | Kevlar® | Sklenné vlákno | HSHT sklenné vlákno |
|---|---|---|---|---|---|
| Pevnosť v ťahu [MPa] | D3039 | 800 | 610 | 590 | 600 |
| Modul pružnosti v ťahu [GPa] | D3039 | 60 | 27 | 21 | 21 |
| Najväčšie pomerné predĺženie v ťahu [%] | D3039 | 1,5 | 2,7 | 3,8 | 3,9 |
| Pevnosť v ohybe [MPa] | D7901 | 470 | 190 | 210 | 420 |
| Modul pružnosti v ohybe [GPa] | D7901 | 51 | 26 | 22 | 21 |
| Najväčšie pomerné predĺženie v ohybe [%] | D7901 | 1,2 | 2,1 | 1,1 | 2,2 |
| Pevnosť v tlaku [MPa] | D6641 | 320 | 97 | 140 | 192 |
| Modul pružnosti v tlaku [MPa] | D6641 | 54 | 28 | 21 | 21 |
| Najväčšie pomerné predĺženie v tlaku [%] | D6641 | 0,7 | 1,5 | – | – |
| Teplota ohýbania materiálu (HDT) [°C] | D648 B | 105 | 105 | 105 | 150 |
| Izodova nárazová skúška [J/m] | D256-10 A | 960 | 2000 | 2600 | 3100 |
| Hustota [g/cm3] | – | 1,4 | 1,2 | 1,5 | 1,5 |
1 – Merané podobnou metódou ako ASTM D790. Diely z termoplastov sa nezlomia pri skúške pevnosti v ohybe.
Ako funguje technológia FDM/CFF?
Tlačiarne Markforged kombinujú technológiu FDM s vrstvením kontinuálnych vlákien kevlaru, sklenných alebo uhlíkových vlákien (technológia CFF).
Základný materiál s označením aj ako “matrica” má vysokú pomernú mieru predĺženia. Sám o sebe je však nie je dostatočne pevný a tuhý. Tento nedostatok kompenzuje práve integrované vlákno v určitých prierezoch modelu. Rozloženie a množstvo vlákna je veľmi precízne kalkulované dodávaným softvérom Eiger s možnosťou manuálneho nastavenia.
Vzniká tak vysoko pevný a odolný kompozitný výrobok, ktorého vlastnosti môžeme porovnať so strojovo obrábaným hliníkom (pri použití kevlarových a uhlíkových vlákien).
Princíp kompozitných materiálov pri 3D tlači je vysvetlený vo videu nižšie:
