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FDM 3D打印机及其适用材料分析(一)

        3D打印机是一种可以“ 打印” 出真实三维物体的一种设备, 与传统去除材料的机械加工技术完全不同。它采用分层加工、叠加成形,即通过逐层增加材料来生成3D实体。称之为“ 打印机”, 是因为分层加工的过程和技术原理与喷墨打印十分相似。相对传统模型制造技术, 3D打印具有速度快, 价格便宜, 易用性等优点。

1 . FDM 3D打印机
FDM 3D打印机及其产品
 
        国内3D打印机在工艺上采用最多的是制造和材料成本最低的FDM 熔融层积成型技术。它是在计算机控制下,根据电脑中的截面轮廓信息将各种规范化直径的线材进行加热熔化成型的过程,熔化后的材料进行路径堆积而形成加工的制品。3 D 熔积成型打印机的打印头是打印质量及可靠性的最关键部件,其主要包括两个功能,一是按要求完成送丝精度,其次是通过加热,把送出的丝熔化为熔融状态,然后通过喷头挤出。驱动一般采用步进马达,以保证准确的送丝量。

(1)送丝机构
        料丝通过V 沟轴承压紧料丝到驱动轮齿上, 马达在驱动电路控制下转动, 通过驱动轮齿带动料丝向前进行送料, 送料量可以通过马达的转动角度实现精确控制。
FDM 3D打印机送丝机构

(2)挤出头
        步进马达送出的料进入导料管,由于发热块加热的作用,料丝在料管里先软化,到挤出头部位则完全处于熔融状态。随着料丝的进入,把熔融状态的料从挤出头下的小孔里面挤出来形成熔丝,如图三。
FDM 3D打印机挤出头结构

        挤出头一般采用黄铜料, 料孔直径常用0 . 5 m m 、0 . 4 m m 、0 . 3 5 m m 。孔径大, 打印物体的表面比较粗糙; 孔径小, 则容易产生堵料现象。加热器是用于使喷嘴里面的塑料熔丝受热熔化, A B S 塑料的熔化温度为2 4 0 ℃ 左右, P L A 塑料的熔化温度为2 1 0 ℃左右。热电偶用于检测发热块温度, 以便控制器进行温度控制。上端的隔热导料管主要是用来把料丝从料箱导入到挤出组件里, 所以要求料管有一定的强度,同时表面要光滑,摩擦系要数小,以方便进料,另外还要求用隔热材料, 一般采用P E 管, 或者特氟龙管, 以防止挤出头的温度传导到上方送丝部件。
图四为双打印头结构示意图, 该打印机能打印两种颜色的材料。
FDM 3D打印机双打印头结构
未完待续;
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