FDM vs. FFF:comparação especializada de técnicas de impressão 3D

Definição de FDM e comparação com FFF

O FDM foi desenvolvido pela primeira vez por S. Scott Crump e patenteado pela Stratasys em 1989. Foi um dos primeiros processos de impressão 3D. A FDM utiliza materiais de fabricação e aditivos comuns para criar modelos precisos. A maioria dos fabricantes profissionais prefere o FDM ao FFF devido à sua qualidade de produção. Os modelos FDM têm maior probabilidade de atender a demandas rigorosas do que as peças FFF.

O FDM usa um mecanismo de transporte XY para mover uma cabeça de impressão contendo uma extrusora com temperatura controlada. Ele se traduz em uma mesa que se move no eixo Z (vertical). A extrusora libera um filamento de polímero semifundido no padrão da seção transversal 2D da peça. Cada “fatia” transversal é aplicada à que está abaixo. A peça é construída a partir de fios mutuamente ligados de filamento de polímero de matéria-prima. Além do maquinário avançado, outra diferença entre FDM e FFF é sua câmara aquecida. Todo o ambiente de impressão é mantido próximo à temperatura de transição vítrea do polímero para aliviar o estresse durante a impressão. Isso resulta em melhor precisão e menos modelos distorcidos do que no FFF.

O equipamento FDM é mais fácil de usar no escritório do que o FFF porque seus vapores são contidos e a máquina precisa de menos manutenção. A espessura mínima da parede também diferencia o FDM do FFF. Os sistemas FFF geralmente usam filamentos maiores, portanto, têm uma resolução xy mais baixa. Como regra geral, a espessura mínima prática da parede é igual a três diâmetros de filamento, portanto o FFF precisa de paredes mais espessas para tornar suas estruturas estáveis.

Para obter mais informações, consulte nosso artigo O que é impressão FDM.

Definição de FFF e comparação com FDM

A FFF teve origem em 2009, quando a patente da Stratasys expirou. A Rep-Rap foi a primeira empresa a capitalizar a disponibilidade da tecnologia. Eles popularizaram a impressão 3D doméstica com máquinas baratas e fáceis de usar. A gama de máquinas FFF expandiu-se desde então. Operacionalmente, as máquinas FFF são simples de usar, cabem em uma mesa e têm baixas despesas operacionais.

FFF emprega o mesmo processo que FDM. Ele aplica camadas de filamentos a uma base de impressão plana usando um bico aquecido ou extrusora. A principal diferença entre FFF e FDM é a falta de um ambiente de impressão aquecido. A câmara aquecida do FDM ajuda a controlar a temperatura da peça e a reduzir as tensões residuais no produto acabado. A temperatura não controlada nas máquinas FFF torna seus resultados menos precisos e mais propensos a distorcer.

Quais são as vantagens do FFF em comparação ao FDM?

O seguinte descreve as vantagens do FFF sobre o FDM:

1. As máquinas FFF são mais acessíveis em comparação com as FDM. O preço do FFF é para uso doméstico/hobby.
2. Os sistemas FFF são menores que os FDM, por isso cabem melhor em residências ou pequenos escritórios.
3. FFF tem requisitos de eletricidade mais baixos do que FDM.

Quais são as desvantagens do FFF em comparação com o FDM?

A seguir está uma lista de desvantagens do FFF em comparação ao FDM:

1. As peças impressas em FFF são de qualidade inferior; eles são mais porosos, exibem “etapas Z” e não podem conter recursos especialmente pequenos e detalhados.
2. As peças impressas em FFF tendem a distorcer e deformar, especialmente em construções maiores.
3. As máquinas FFF produzem vapores com mau cheiro, enquanto as máquinas FDM contêm esses vapores na câmara fechada.

As vantagens críticas do FDM sobre o FFF são:a resolução da construção (modelos mais bonitos e mais precisos) e o risco reduzido de distorção e porosidade que resulta de um ambiente de temperatura irregular.

FDM vs. FFF:comparação de tecnologia

As máquinas FDM são bem construídas, robustas e capazes e requerem pouca manutenção. As máquinas FFF, por outro lado, variam desde os tipos básicos de estrutura aberta até dispositivos profissionais que parecem máquinas FDM “bebês”. Ambas as tecnologias usam trilhos XYZ e motores de passo semelhantes. A rigidez, entretanto, é um grande fator na resolução/qualidade do modelo. Máquinas mais pesadas imprimem modelos melhores porque são mais estáveis ​​mecânica e termicamente.

FDM x FFF:comparação de materiais

As máquinas FDM e FFF podem usar uma ampla variedade de materiais, incluindo muitos que são ótimos para produção em massa. As máquinas FDM, entretanto, têm melhor controle sobre as temperaturas dos bicos. Eles podem lidar com polímeros de engenharia com pontos de fusão mais elevados. Eles também ficam melhores com aditivos no filamento.

FDM vs. FFF:comparação de aplicações de produtos

A FFF fabrica modelos porosos, de baixa resistência e baixa resolução. Eles são adequados para avaliação de formato e toque, mas não para peças operacionais ou à prova d'água. As camadas das peças FDM, por outro lado, fundem-se mais completamente e excedem a resistência das peças FFF. Isso torna as peças impressas em FDM mais adequadas aos modelos de engenharia.

As impressoras FDM também aceitam uma ampla gama de propriedades de filamento, incluindo temperatura de fusão e aditivos. Se usados ​​para prototipagem, isso significa que os modelos se assemelharão mais aos produtos acabados. As impressoras FFF não são adequadas para construções de modelos com recursos sofisticados. Eles simplesmente não conseguem produzir pequenos recursos. 

FDM vs. FFF:comparação de volume de impressão

Os sistemas FDM são projetados para atender aos padrões profissionais; seus maiores custos devem ser compensados ​​pela maior qualidade de seus produtos. Estas máquinas são construídas com volumes que variam de 305 x 305 x 254 mm (X-Y-Z) até 914 x 914 x 609 mm. Isso se compara às máquinas FFF típicas que operam entre 150 x 150 x 150 mm e 600 x 600 x 600 mm de espaço de construção. A maioria das máquinas FFF são pequenas, mas ainda lutam para produzir modelos cuja qualidade seja consistente em toda a gama do eixo Z. As impressoras FFF têm uma precisão dimensional relativamente baixa e suas peças tendem a deformar.

FDM vs. FFF:comparação de acabamento de superfície

Das duas, as peças FDM são geralmente construídas usando matéria-prima de filamento mais fino e etapas Z menores, de modo que seu acabamento superficial é mais impressionante. O material FFF tem diâmetro maior, portanto as peças resultantes têm resolução mais baixa e as camadas também não se fundem.

FDM x FFF:comparação de custos

As máquinas FDM são geralmente voltadas para o mercado profissional, com preços que variam de cerca de US$ 2.500 a US$ 25.000 para classes industriais avançadas. Isso reflete alta qualidade de construção, eixos de movimento rígidos e capacidade de imprimir o dia todo sem problemas. Embora as máquinas FFF estejam começando a se transformar em uso profissional, elas são mais frequentemente voltadas para uso leve, hobby e doméstico. Os preços geralmente começam em US$ 500.

Quais são as alternativas mútuas ao FDM e ao FFF?

Alternativas mútuas para FDM e FFF estão listadas abaixo:

1. SLS: SLS (Sinterização Seletiva a Laser) funciona colocando camadas de pó de polímero no leito/modelo. Um laser então derrete as partículas para fundi-las.  Assim como o FDM e o FFF, o SLS constrói peças em termoplástico.
2. SLA: SLA (estereolitografia) usa luz laser UV para curar material fotopolímero líquido. Ele constrói a peça de plástico camada por camada, assim como o FDM e o FFF, mas o faz com a peça de cabeça para baixo. O modelo “emerge” do reservatório de fotopolímero líquido. 

Quais são as semelhanças entre FDM e FFF?

As semelhanças entre FDM e FFF estão listadas abaixo:

• Ambos os sistemas utilizam uma matéria-prima de filamento que é derretida no ponto de aplicação. O bocal constrói sua peça, uma camada 2D de cada vez.
• Ambos os sistemas empregam materiais poliméricos úteis. No entanto, a natureza do processo de impressão limita a peça final a 10-40% da resistência nativa do material.
• Ambos os sistemas lutam até certo ponto para reproduzir pequenos recursos e componentes funcionais.

Quais são as outras comparações para o FDM além do FFF?

A seguinte tecnologia de impressão compartilha algumas semelhanças com o FDM:

• FDM x MJF: MJF (Multi Jet Fusion) é uma tecnologia de impressão 3D em leito de pó. É semelhante ao FDM no sentido de que ambos produzem peças plásticas. MJF e FDM também utilizam calor para produzir peças finais. O calor une o plástico. Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre FDM vs. MJF.

Quais são as outras comparações para FFF além do FDM?

Outras tecnologias comparáveis ao FFF são:

• FFF versus DLP: As máquinas DLP (Digital Light Processing) projetam sucessivamente uma imagem UV de cada fatia 2D em uma resina de fotopolímero. As regiões de resina iluminada que estão em contato com uma superfície sólida curam e tornam-se parte da estrutura sólida. Este equipamento é simples e está mais próximo do uso em hobby, embora o processo (incluindo a pós-cura) possa ser bastante complicado.
• FFF x CLIP: CLIP (Produção Contínua de Interface Líquida) produz peças simples utilizando equipamentos de baixo custo como FFF. No entanto, assim como o DLP, os sistemas CLIP exigem uma etapa de pós-cura para finalizar os modelos.

Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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