3D打印是什么原理?
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2024-04-26
工业FDM3D打印机主要使用工程塑料(ABS、聚碳酸酯 (PC) 或 Ultem)。这些材料通常含有某些添加剂,这些添加剂会改变它们的特性,并使它们特别适用于特定的工业需求(例如高冲击强度、热稳定性、耐化学性和生物相容性)。
一些使用工业FDM打印的材料具有与注塑成型零件相似的材料特性,并且通常对于创建功能性终端零件来说“足够好”。
这些材料的耐高温特性也意味着它们适用于低运行注塑成型的模具印刷。
X-Y-Z运动是3D打印机进行三维制件的基础条件。X-Y轴组成平面扫描运动框架,由伺服电机驱动控制喷头的扫描运动;Z轴由伺服电机驱动控制工作台做垂直于X-Y平面的运动。扫描机构具备良好的随动性几乎不受荷载,但运动速度较高,具备运动的惯性。Z轴应具备相应的承载能力和运动平稳性。所以,在系统中,X轴机构采用导轨---同步齿形带;Y轴机构采用光杆---同步齿形带;Z轴机构采用扭矩力较大的伺服电机驱动装置杆。
(1)成型工作缸:在缸中实现零件加工,工作缸每一次下降的距离即是层厚。零件加工完后,缸升起,便于取出制造好的工件,并为下一次加工做准备。工作缸的升降由伺服电动机利用滚珠丝杆驱动。
(2)送料工作缸:提供成型与支撑粉末材料。
(3)余料回收袋:安装在成型机壳内,回收铺粉时多余的粉末材料。
(4)铺粉辊装置:包含铺粉辊以及驱动系统。其功效是把粉末材料均匀地铺平在工作缸上,并在铺粉的同时把粉料压实。
(5)喷头:在工作缸内喷射成型时的粘接剂,粘合不同层之间的粉料,是三维打印快速成型的关键部件。
(6)X-Y-Z三维传动系统:带动喷头小车在X,Y方向做二维平面运动,驱动成型工作缸和送料工作缸在Z轴方向做上下运动。
(7)机身和机壳:机身和机壳给整体快速成型系统提供机械支撑和所需的工作环境。
目前最流行的普通3d打印机是FDM(熔丝)3D打印机,使用ABS,PLA的最多。有Φ3及Φ1.75两种规格,一般的ABS熔点为170℃左右,分解温度为260℃。3D打印时常设置在230~250℃。 PLA建议挤出温度:190 ℃~230℃。
ABS和PLA是常用的3D打印材料,打印出来效果如下:
1、ABS属于无定形聚合物,无明显熔点;
ABS熔体粘度较高,流动性差;
ABS热稳定不太好,耐候性较差,紫外线可使变色;
ABS对温度,剪切速率都比较敏感;
ABS有吸湿倾向。
2、打印熔融时的气味适宜。
材料刚度好,打印出来的模型硬度好,强度好,做为结构件经久耐用,常被用于DIY3D打印机的结构件。
熔点比ABS较低,流动较快,不易堵喷嘴。
PLA本身是透明材料,调色做出来的效果鲜艳,富有光泽。
除了这两种比较常用的3D打印材料,其次是光敏树脂液体材料,金属、陶瓷粉末等材料。当然,不同的机型适用的材料是不一样的。
3D打印机的耗材有PLA、ABS、光敏树脂(液体)、蜡基材料、尼龙粉末、类石膏粉、金属粉末(包括不锈钢、钛合金铁镍合金、钴铬合金等等)。
光敏树脂、蜡基材料等材料的种类又很多种,每种材料的熔点、硬度、强度都不一样,不同的3D打印机使用不同的材料进行打印,总体来说,目前3D打印机的打印成本普遍比较高。
一般来说,FDM技术使用的是PLA和ABS比较多;光固化成型的使用光敏树脂或者蜡基材料的比较多;尼龙粉末和金属粉末的使用激光烧结的比较多;总体来说都属于增材制造。
一般的ABS熔点为170℃左右,分解温度为260℃。
3D打印时常设置在230~250℃。
PLA建议挤出温度:190 ℃~230℃。
是可以打印金属材质的,但是当前有些3D打印机已经可以创建3D金属对象,但是这些一般都是价格昂贵的工业级设备。
塑料仍然是大多数3D打印机主要使用的材料。使用像PLA、ABS这样的塑料进行3D打印要比打印金属便宜很多。这主要是因为融化的塑料更容易控制,而金属3D打印技术则需要更为复杂和精确的3D打印部件。
树脂类:PLA ABS PA PC PETG 木塑 PVA PEEK PEI PU 等等桌面 3D 打印机使用的耗材,主要有 ABS (ABS 树脂)、PLA (聚乳酸) 和 PVA (聚乙烯醇) 三种。其中 ABS 最便宜,熔点在 215℃ 到 250 ℃ 间。PLA 则更为环保,熔点更低。由于桌面 3D 打印机受专利限制经常不得不采用开放式打印仓的设计,打印仓温度难以保证,所以更加适合使用 PLA。
PVA 则经常被用来打印支撑部分