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最普遍的3D打印 多图解读FDM技术3D打印机

天极网办公外设频道2014-08-29 01:42我要吐槽

  【天极网3D打印频道专稿】近几年,国产3D打印机产业发展可谓是突飞猛进,生产3D打印机的厂家不断增多,呈现了良好的发展趋势。目前,国产3D打印机主要是使用开源的技术,大多数3D打印机使用FDM技术熔积成型(FDM——Fused DepositionModeling)法,该方法使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高 1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。

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  在西通电子上周举办的新品发布会上,西通不仅为用户带来了全新的SLA光固化3D打印机,同时还展出了其拳头产品FDM传统3D打印机,这也是目前市场中应用范围最为广泛的3D打印产品。

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  自从美国发明快速原型技术(Rapid Prototype),并于1988年推出第一个商用的系统以来,各国工业界尤其是汽车行业为了保持在世界市场的竞争优势,对此崭新技术无不趋之若鹜。事实上,快速原型技术在全世界的应用得以飞速发展,其重要的原因就是在产品开发过程中节省大量时间及开发费用,从而使产品能在很短的时间抢占市场。

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  快速原型的基本原理是叠层制造。快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成制件的截面形状,而在Z座标间断地作层面厚度的位移,最终形成三维制件。目前市场上的快速原型机在成型技术上可分为FDM(Fused Deposition Modeling熔融层积成型)、LOM(Laminated Object Manufacturing叠层制造)、SLA(Stereo-Lithography立体平版印刷)、及SLS(Selective Laser Sintering选区激光烧结)。

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  FDM熔融层积成型技术已由美国STRATASYS公司在世界发达国家注册了专利。其基本原理为FDM INSIGHT软件自动将3D数模(由CATIA或UG、PRO-E等三维设计软件得到)分层,自动生成每层的模型成型路径和必要的支撑路径。材料的供给分为模型材料卷和支撑材料卷。

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  相应的热融头也分为模型材料喷头和支撑材料喷头。热融头会把ABS材料加热至220°C成熔融状态喷出,由于成型室保持70°C,该温度下熔融的ABS材料既可以有一定的流动性又能保证很好的精度。一层成型完成后,机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层。如此直到工件完成。那么今天我们就借助西通展出的FDM产品,一起来走进FDM 3D打印机的世界。

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  FDM技术利用ABS,polycarbonate(PC),polyphenylsulfone (PPSF)以及其它材料。这些热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝,由沉积在层层堆栈基础上的方式,从 3D CAD资料直接建构原型。该技术通常应用于塑型,装配,功能性测试以及概念设计。此外,FDM技术可以应用于打样与快速制造。

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  快速原型的使用者通常会声明材料属性是最重要的考虑。致力于工业需求,符合这些预期用来生产的材料的材料属性是很重要的,而这是 FDM 技术最重要的强项之一。制造用于 FDM 技术的所有材料,每一项都是从商业上可用的热塑性树脂来生产。

  ABS: 所有的 FDM 系列产品都提供 ABS 作为材料选项,而接近 90%的 FDM 原型都是由这种材料制造。使用者报告说 ABS 的原型可以达到注塑 ABS成型强度的 80%。而其它属性, 例如耐热性与抗化学性,也是近似或是相当于注塑成型的工件,其耐热度为摄氏 93.3 度。这让 ABS 成为功能性测试应用的广泛使用材料。

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  Polycarbonate: 可以在 Titan机型上使用的一种新式 RP 材料--polycarbonate –正在快速成长。增加强度的 polycarbonate 比 ABS 材料生产的原型更经得起力量与负载。许多使用者相信该材料生产的原型可以达到注塑 ABS 成型的强度特性,其耐热度为摄氏 125 度。

  其它材料: FDM 技术还有其它的专用材料。这些包含 polyphenylsulfone、橡胶材质以及蜡材。橡胶材质是用来作类似橡胶特性的功能性原型。蜡材是特别设计来建立脱蜡铸造的样品。蜡材的属性让 FDM 的样品可以用来生产类似铸造厂中的传统蜡模。Polyphenylsulfone,一种应用于 Titan机型的新工程材料,提供高耐热性与抗化学性以及强度与硬度,其耐热度为摄氏 207.2 度。

作者:许明责任编辑:许明)
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