FDM Baskı Nedir?

Fused deposition modelling (FDM) ya da Fused filament fabrication (FFF) isimleri ile nitelendirilen baskı teknolojisi dünya üzerinde en yaygın kullanılan 3 boyutlu baskı teknolojisidir. FDM ve FFF birinden sadece isim anlamında ayrılmaktadır. Bu ayrımın sebebi 90ların ortasında Stratasys firmasının FDM isminin patentini almasından kaynaklanmaktadır. Popülaritesinin sebebi fotopolimerizasyon ve toz sinterleme gibi tekniklerden çok daha ucuz olmasıdır. Fakat baskı kalitesi bakımından diğer tekniklere göre kötüdür. Yazıcılar ürünün baskısını yaparken termoplastik filament adı verilen malzemelerden yararlanmaktadır. Termoplastikler, fotopolimerlerin aksine tekrar tekrar kullanılabilirler. FDM baskı sisteminde üretim süreci katmanlı ve eklemeli bir yapıdadır. Ekstrüzyon nozülü (extrusion nozzle) adı verilen ısıtıcı bir ağızdan geçerken eriyen ve yumuşayan filament adı verilen termoplastik malzeme, üretim tezgahının üstünde, katman katman üst üste eklenerek baskısı yapılacak nesneyi oluşturmak için biriktirilir. FDM baskı sisteminde ektrüzyon nozülü yatay ve dikey olarak hareket etmektedir. Üretim aşamasında kullanılacak filament’in bitmesini engellemek için ekstrüzyon nozülü büyük bir makaraya sarılmış filamentlerden beslenir. Filamentler birçok farklı materyalden oluşabilmektedir. Bu maddelerden bazıları aşağıdaki gibidir;

• ABS (Akrilontiril bütadien stiren)
• PLA (Poliaktik asit)
• PVA (Polivinil alkol, genellikle destek imalatında kullanılır)
• TPU (Poliüretan, genellikle esnek parçalar oluşturmak için kullanılır)
• ASA (Akrilonitril stiren akrilat)
• PPSF (Polifenilsülfon)

Diğer 3B yazdırma biçimleriyle aynı şekilde, FDM de 3D yazıcıya yüklenen dijital bir tasarım kullanır. Bilgisayarda çizilen ürünlerin tasarımın tutulduğu CAD dosyaları öncelikle, yazıcının kullanılması için “.STL" biçimine dönüştürülür. Bilgisayarın kontrol ettiği ekstrüzyon nozülünden geçerken eriyen plastik ip şeklini alır ve ürün tablasına(masa) dökülür. Daha önceden belirlenmiş koordinatlara göre erimiş plastik masa üzerinde istenilen şeklin oluşturulması için katman katman üst üste gelecek şekilde nozül tarafından konumlandırılır. Bir katman tamamlandığında, bir sonraki katman yer açmak için taban yaklaşık olarak 1.5mm alçaltılır. Her katman oluşturulmasında nozül yukarı kalkar ve başlangıç koordinatına geri döner. Dökülen erimiş plastik üzerine konulduğu katmanda soğuyarak, o katmanla sert bir bağ oluşturur. Ürün oluşturulurken bazı alanlarda oluşabilecek çökmeleri önlemek için destek noktaları oluşturulur. Örneğin, C harfinin 3 boyutlu baskısının alınmasında, harfin üst ve alt kısımlarının dengede durması ve üst kısmın düşmesini engellemek için araya destek çubukları koymak mantıklıdır. Tasarımlara göre bu destek çubukları değişim göstermektedir. İşlem bittiğinde oluşturulan baskı, su ve deterjan çözeltisine batırılarak destek malzemelerinden arındırılabilir. Ayrıca destek malzemelerini elinizle de ayırıp çıkarmanız mümkündür. Ortaya çıkan ürünler işlevlerini ve görünümlerini iyileştirmek için frezelenebilir, zımparalanabilir hatta boyanabilir veya başka bir kimyasalla kaplanabilir. Fakat bu işlemleri yaparken kullandığınız filament malzemesine de dikkat etmeniz önemlidir.

FDM baskı sistemlerinin sunmuş olduğu bir dizi avantaj bulunmaktadır. Bu avantajların aralarında en önemlileri aşağıdakilerdir;

• Kolay kullanım imkanı: 3D baskı endüstrisinin gelişmesiyle birlikte ortaya çıkan FDM baskı teknolojisi kullanım kolaylığı sunması ile birlikte üretim süreçlerini basitleştirmek ve ürecilerin geleneksel yöntemlerden daha hızlı bir şekilde ürün üretmesini sağlamaktadır. Çiziminizi direkt olarak yazıcıya yükleyip 3D ürün üretebilme imkanı büyük bir kolaylıktır.
• Uygun maliyetli olması: Üretim konusunda en temel girdi maliyettir. Ürünlerinizin maliyeti net karınızı ve giderlerinizi doğrudan etkilemektedir ve hayati önem taşır. FDM yazıcılar, rakipleri olan SLS ve SLA’ya göre kat kat daha az maliyetlidir.
• Malzeme seçiminde esneklik sağlaması: Üretim yaparken kullanılan hammaddenin çeşitliliği, kullanım alanlarını genişletmektedir. FDM veya FFF baskı sistemlerinde kullanabilen hammaddelerin farklı yapıda ve çeşitte olması bu teknolojinin en büyük avantajıdır. FDM farklı dayanıklılıklarda ve renklerde 3 boyutlu ürünlerin tasarlanması için uygundur.

FDM baskı sistemlerini tercih ederken dikkat etmeniz gereken bazı sınırlama ve dezavantajlar aşağıdaki gibidir;

• Baskı kalitesi: FDM veya FFF baskı sistemlerinin kalitesi, SLA veya SLS gibi baskı sistemlerine oranla düşüktür. Ayrıca baskı hızı da yavaştır. Bu çok sayıda parçaya hızlı bir şekilde ihtiyaç duyulan endüstriyel işlerde kullanılma güçlüğü yaratmaktadır.
• Daha düşük çözünürlük: FDM diğer baskı teknolojilerine kıyasla en çözünürlük ve boyutsal doğrula sahiptir. Karmaşık ve ayrıntılı ürünlerin üretilmesi için uygun değildir.
• Pürüzsüzlük: FDM yazıcılarıyla oluşturulan 3 boyutlu baskılarda katmanlar arası geçiş çizgileri olabilmektedir. Bu katmanlar arası geçiş, baskıdan çıkan parçaların anizotropik olmasını sağlar. Bu nedenle pürüzsüz bir yüzey elde edilmesi için ek işlem gerektirmektedir.