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珠海市汇津质量标准技术有限公司、广州飞胜高分子材料有限公司、深圳裕同包装科技股份有限公司、深圳职业技术学院、珠海市检验检疫技术中心、华南理工大学、华南农业大学。
本标准规定了熔融沉积桌面型3D打印机(以下简称3D打印机)的的术语和定义、分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存。
毕明珠、周武艺、俞朝晖、王利婕、胡永乐、杨永强、董先明、宋长辉、谷文亮、屈阳。
3D打印机简称是一位名为恩里科·迪尼的发明家设计的一种神奇的打印机
本标准适用于使用以ABS、PC、尼龙等工程塑料,PLA、PCL、PVA等生物降解材料,PP、PS等通用塑料、TPU弹性体、聚醚醚酮等高分子材料及其复合材料为3D打印耗材的构建尺寸小于400mm×400mm的3D打印机。
熔融沉积式3D打印机喷头结构及常见问题分析
3D打印技术是近年新兴的一种快速成型技术,具有加工周期短、制造方便快捷、不需要额外的模具及加工设备、可加工复杂程度高的零件等优点,在机械加工领域发挥了巨大的作用。目前应用最广泛的3D打印技术就是熔融沉积式(FDM Fused Deposition Modeling),熔融沉积式3D打印机的喷头采用加热熔化挤压的形式将耗材喷出,其结构对加工精度有重要的影响,并且喷头在使用过程中容易出现吐丝、堵料等种种问题。本文就熔融沉积式3D打印机喷头的结构进行了分析,总结了常见问题并提出了解决方案。
基于混凝土的3D打印机
随着社会的发展,在现如今的建筑行业,用量最大并且最经济的建筑材料要属混凝土了.但是随着工程建设发展的不断加快,混凝土在生产应用方面的高污染、高浪费的弊端也逐渐显露出来,并且严重阻碍了混凝土的发展.因此,为了满足绿色生产发展的要求,基于混凝土的3D打印技术逐渐进入了人们的视野,混凝土3D打印机也应运而生.本文将以3D打印技术为出发点,从打印机的工作特点、结构、硬件、软件等方面全面介绍一款自主研发的初级混凝土3D打印机.
别称:熔融沉积制造
熔融沉积成型,(Fused deposition modeling, FDM),是一种将各种热熔性的丝状材料(蜡、ABS和尼龙等)加热熔化成形的方法,是3D打印技术的一种。 又可被称为FFM 熔丝成型 (Fused Filament Modeling) 或FFF 熔丝制造 (Fused Filament Fabrication),其后两个不同名词主要只是为了避开前者FDM专利问题,然而核心技术原理与应用其实均是相同的。热熔性材料的温度始终稍高于固化温度,而成型的部分温度稍低于固化温度。热熔性材料挤喷出喷嘴后,随即与前一个层面熔结在一起。一个层面沉积完成后,工作台按预定的增量下降一个层的厚度,再继续熔喷沉积,直至完成整个实体零件 。
先用CAD软件建构出物体的3D立体模型图,将物体模型图输入到FDM的装置。FDM装置的喷嘴就会根据模型图,一层一层移动,同时FDM装置的加热头会注入热塑性材料(ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂、聚碳酸脂、PPSF(聚苯砜)树酯、聚乳酸和聚醚酰亚胺等)。材料被加热到半液体状态后,在电脑的控制下,FDM装置的喷嘴就会沿着模型图的表面移动,将热塑性材料挤压出来,在该层中凝固形成轮廓。FDM 装置会使用两种材料来执行打印的工作,分别是用于构成成品的建模材料和用作支架的支撑材料,透过喷嘴垂直升降,材料层层堆积凝固后,就能由下而上形成一个3D打印模型的实体。打印完成的实体,就能开始最后的步骤,剥除固定在零件或模型外部的支撑材料或用特殊溶液将其溶解,即可使用该零件了。
熔融沉积成型技术之所以能够得到广泛应用,主要是由于其具有其他快速成型工艺所不具备的优势,具体表现为以下几方面:
成型材料广泛熔融沉积成型技术所应用的材料种类很多,主要有PLA、ABS、尼龙、石蜡、铸蜡、人造橡胶等熔点较低的材料,及低熔点金属、陶瓷等丝材,这可以用来制作金属材料的模型件或 PLA 塑料、尼龙等零部件和产品。
成本相对较低,因为熔融沉积成型技术不使用激光,与其他使用激光器的快速成型技术相比较而言,它的制作成本很低;除此之外,其原材料利用率很高并且几乎不产生任何污染,而且在成型过程中没有化学变化的发生,在很大程度上降低了成型成本。
后处理过程比较简单,熔融沉积成型技术所采用的支撑结构很容易去除,尤其是模型的变形比较微小,原型制件的支撑结构只需要经过简单的剥离就能直接使用。出现的水溶性支撑材料使支撑结构更易剥离。
此外,熔融沉积成型技术还有以下优点:用石蜡成型的制件,能够快速直接地用于失蜡铸造;能制造任意复杂外形曲面的模型件;可直接制作彩色的模型制件。当然,和其他快速成型工艺相比较而言,熔融沉积成型技术在以下方面还存在一定的不足:
只适用于中小型模型件的制作
成型零件的表面条纹比较明显
厚度方向的结构强度比较薄弱,因为挤出的丝材是在熔融状态下进行层层堆积,而相邻截面轮廓层之间的粘结力是有限的,所以成型制件在厚度方向上的结构强度较弱。
成型速度慢、成型效率低
在成型加工前,由于熔融沉积成型技术需要设计并制作支撑结构,同时在加工的过程中,需要对整个轮廓的截面进行扫描和堆积,因此需要较长的成型时间。熔融沉积成型工艺包括前处理、成型加工过程和后处理三个部分,前处理主要包括零件的三维建模、模型切片处理、切片文件的校验与修复、模型摆放位置的确定以及加工参数的确定;成型加工过程是指零件被加工制造的阶段;后处理是指零件加工完成后,为了满足使用工况需求,对其表面和支撑结构进行修复处理的过程 。2100433B