Trong Mô hình lắng đọng nóng chảy, một sợi a) nhựa được cấp thông qua một đầu di chuyển được gia nhiệt b) mà tan chảy và đùn nó, lắng đọng theo từng lớp, thành hình dạng mong muốn c). Đế máy di chuyển e) thấp hơn sau mỗi lớp được lắng đọng. Đối với loại công nghệ in 3D bổ sung cấu trúc hỗ trợ dọc d) là cần thiết để duy trì phần nhô ra
Máy in 3D ORDbot Quantum.

Mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM) là một công nghệ sản xuất bồi đắp (AM) thường được sử dụng để tạo mô hình, tạo mẫu và các ứng dụng sản xuất theo nhãn hiệu của Stratasys Inc.. Nó là một trong những kỹ thuật được sử dụng cho in 3D. FDM hoạt động trên nguyên tắc "bồi đắp" bằng cách đặt vật liệu xuống trong các lớp; một sợi dây nhựa hoặc dây kim loại được cấp từ một cuộn dây và vật liệu cung cấp để sản xuất chi tiết. Do đó, FDM còn được gọi là công nghệ AM dựa trên nền rắn.[6]

Lịch sử

Mô hình lắng đọng nóng chảy (FDM) được phát triển bởi S. Scott Crump vào cuối những năm 1980 và được Stratasys thương mại hóa vào năm 1990.[7][8] Với việc hết hạn bằng sáng chế US 5121329 A về công nghệ này, bây giờ có một cộng đồng phát triển nguồn mở lớn (gọi là RepRap), cũng như các biến thể thương mại và DIY, tất cả đều sử dụng loại máy in 3D này. Điều này đã dẫn đến việc giảm giá đến hai con số kể từ khi công nghệ này được tạo ra.[9]

Quy trình

FDM bắt đầu bằng quy trình phần mềm xử lý tệp STL (định dạng tệp STOPLithography), tính toán và định hướng mô hình cho quá trình xây dựng. Nếu được yêu cầu, các cấu trúc hỗ trợ có thể được tạo.[10] Máy có thể phân phối nhiều vật liệu để đạt được các mục tiêu khác nhau:

1. Người ta có thể sử dụng một vật liệu để xây dựng mô hình.
2. Sử dụng loại khác làm cấu trúc hỗ trợ hòa tan được.[11]
3. Người ta có thể sử dụng nhiều màu sắc của cùng một loại nhựa nhiệt dẻo trên cùng một mô hình.

Mô hình hoặc bộ phận được tạo ra bằng cách đùn các sợi nhỏ được làm phẳng bằng vật liệu nóng chảy để tạo thành các lớp khi vật liệu cứng ngay sau khi phun ra khỏi vòi phun.

Một sợi nhựa được xả từ một cuộn dây và vật liệu cung cấp cho một vòi phun có thể mở và tắt dòng chảy. Thường được điều khiển chính xác để đẩy sợi nhựa vào vòi phun.

Vòi phun được làm nóng để làm chảy vật liệu. Các nhựa nhiệt dẻo được làm nóng tốt qua nhiệt độ chuyển tiếp của chúng và sau đó được lắng đọng bởi một đầu đùn.

Các vòi phun có thể được di chuyển trong cả hai hướng ngang và dọc bằng một cơ chế kiểm soát số. Đầu vòi phun theo một đường dẫn được điều khiển bởi gói phần mềm sản xuất có máy tính hỗ trợ (CAM), và phần được xây dựng từ dưới lên, một lớp tại một thời điểm. Động cơ bước hoặcđộng cơ servo thường được sử dụng để di chuyển đầu đùn. Cơ chế được sử dụng thường là thiết kế tuyến tính X-Y-Z, mặc dù các thiết kế cơ khí khác như deltabot đã được sử dụng.

Mặc dù là một công nghệ in FDM rất linh hoạt, và nó có khả năng xử lý các nhô ra nhỏ bằng sự hỗ trợ từ các lớp thấp hơn, FDM thường có một số hạn chế về độ dốc của phần nhô ra và không thể tạo ra các nhũ nhô ra mà không cần hỗ trợ.

Có vô số vật liệu có sẵn, chẳng hạn như Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Polylactic acid (PLA), Polycacbonat (PC), Polyamide (PA), Polystyrene (PS), lignin, cao su, trong số rất nhiều loại khác, với sự cân bằng giữa sức mạnh và đặc tính nhiệt độ. Ngoài ra, ngay cả màu của vật liệu nhựa nhiệt dẻo đã cho có thể ảnh hưởng đến độ bền của vật thể in.[12] Gần đây, một công ty của Đức đã chứng minh lần đầu tiên khả năng kỹ thuật chế biến PEEK dạng hạt thành dạng sợi và các bộ phận in 3D từ vật liệu sợi sử dụng công nghệ FDM.

Trong FDM, polyme nóng chảy tiếp xúc với không khí. Vận hành quy trình FDM trong môi trường khí trơ như nitơ hoặc argon có thể làm tăng đáng kể độ bám dính của lớp và dẫn đến các đặc tính cơ học được cải thiện của các vật thể in 3D.[13] Khí trơ thường được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong quá trình thiêu kết laser chọn lọc.