FDM是什麼?認識3D列印FDM原理、優點及常見市售機型比較

3D列印(積層製造)是一項革命性的技術,改變了許多產品製造的方式!這項技術自1980年代就存在,並在這些年裡不斷發展。
其中最受歡迎的3D列印方法就是「材料擠製」(FDM: Fuse Deposition Modeling )技術。

在本篇文章中,我們將討論FDM技術是什麼?它是如何用運做的?以及相對於其他3D列印技術的優勢。

什麼是FDM?

最常見的FDM 3D列印技術是將熱塑性材料,透過加熱並壓縮的方式,利用層層堆疊的方式創建一個產品。

在這個過程中,擠出機(Extruder)會將材料送至加熱器(或稱「熱端」、「Hotend」)加熱至熔點,再將材料從噴嘴(Nozzle)擠出。

列印過程是利用噴嘴在平面上移動,擠出新的材料進行堆疊,在每一層完成後,平台會向下移動一個微小距離,這樣就可以進行下一層列印。
這個過程會持續進行,直到物體完全列印出來。


3D列印 FDM如何操作使用?

使用FDM 3D列印技術,主要分為三個步驟:

建模

使用電腦輔助設計(CAD)繪製三維模型。

切片

使用切片軟體將三維模型切片成層,並將路徑轉換為3D列印機的控制語言「gcode」。
市面上常見的切片軟體有這些:Cura, PrusaSlicer, SuperSlicer, Slic3r, Bambu Studio

列印

將輸出的「gcode」送至3D列印機,讀取指令後即可開始列印。


FDM 3D列印技術有哪些優點?

相對於其他3D列印技術,FDM技術最大的優點為「設備成本相對較低」與「材料種類最為廣泛」,此外,FDM列印機也非常適合用於原型製作和小批量生產,因為它們可以快速地創建出高品質的產品。

當然,FDM列印技術也有一些缺點。相對於其他生產製造技術與3D列印技術,FDM列印成品的表面精細度較差,依照不同要求,時常會需要額外的後處理。

FDM 3D列印對個人及企業來說有什麼優勢?

個人用戶

  1. 簡單操作、容易上手:FDM列印機相對其他3D列印技術擁有較低成本與技術門檻,人人皆可運用此項技術。
  2. 自家生產:能讓用戶可以在自家製作各式零件、工具或客製化物件。
  3. 教育意義:FDM技術是學習3D建模、零件設計與製造過程的重要工具。
  4. 物品維修:可用於創建損壞物品的替代零件,以節省金錢並延長物品的使用壽命。
  5. 創意實現:各種設計創意都可以自己嘗試列印生產、打樣

企業用戶

  1. 成本低、效益佳:與其他3D列印技術相比,FDM列印機相對便宜,不論大中小企業皆適用。
  2. 提升時間效率:FDM技術能夠快速進行原型製作與少量生產,減少製程所需的時間與成本。
  3. 幫助研發、創新效益:能夠成為團隊探索新設計可能性的助力,刺激創新產品開發。
  4. 相對節省且環保:能夠依照需求量生產零件以減少浪費。
  5. 經濟效益:FDM的列印材料相當廣泛,可用於不同場合之少量多樣零件生產。
在辦公室也能自己設計、生產

常見的FDM 3D列印機設備推薦及比較

一般FDM 3D列印機

此類列印機受眾為個人用戶為主,設備單價大皆低於5萬台幣。

Prusa i3 MK3S+

列印尺寸:250 x 210 x 210 mm

優點:完全開源,擁有眾多社群成員。
缺點:不耐用,零部件的間隙會隨著使用明顯變大。

Creality Ender 3

列印尺寸:220 x 220 x 250 mm

優點:價格實惠。
缺點:不耐用、零件精度不佳、列印速度較慢、列印噪音大。

Rat Rig V-Minion

列印尺寸:180 x 180 x 180 mm

優點:

  • 高精度:此價格帶內少有的高精度MGN線性滑軌。
  • 穩定性:全機皆採用高耐久機械結構與高規格機械與電子元件。
  • 小空間:僅需約55x45x42cm(寬深高)空間即可運作!
  • 高速度:高達250mm/s的列印速度!
  • 經濟性:自行組裝價格更實惠!

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進階FDM 3D列印機

此類列印機受眾為中小型企業為主,設備單價大多介於5~50萬台幣。

Ultimaker S5

列印尺寸:230 x 190 x 200 mm

優點:世界知名品牌、聯網系統操作便利,易於使用、雙噴頭。
缺點:價格較高、列印速度慢、部分零件容易損壞。

Raise3D Pro 3

列印尺寸:300 x 300 x 300 mm

優點:聯網系統操作便利、雙噴頭。
缺點:價格較高、列印速度慢、部分零件容易損壞。

Rat Rig V-Core 3.1

列印尺寸:500型 – 500 x 500 x 500 mm (另有200型, 300型, 400型)

優點:

  • 高精度:動態全採用高精度MGN線性滑軌。
  • 高速度:CoreXY架構高速列印,最快可達500mm/s!
  • 便利性:三軸式全自動平台校正、便利的聯網操作系統。
  • 穩定性:全機皆採用高耐久機械結構與高規格機械與電子元件。
  • 自由度:完全開源,可自由改裝升級,擁有來自全世界的廣大用戶社群!
  • 經濟性:最大尺寸機台(V-Core 3.1 500型)不到10萬台幣,自行組裝價格更實惠!

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工業FDM 3D列印機:

此類列印機受眾為企業用戶為主,設備價格多數都高於50萬台幣。

Stratasys F370

列印尺寸:355 x 254 x 355 mm

優點:機台穩定性高、精度高、操作便利。
缺點:價格高昂、僅能使用8種官方材料。

Markforged X7

列印尺寸:330 x 270 x 200 mm

優點:可在列印件中嵌入連續纖維絲,以達到超高強度。
缺點:價格高昂、僅能使用官方材料、需用官方聯網切片軟體(資安考量)。

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2024
台灣3D列印暨積層製造設備展

8.21 (三) – 8.24 (六)

台北南港展覽館二館 4F