熔融沉積成型(FDM)
白令三維的物聯網系統可實現數百臺FDM設備一鍵打印
熔融沉積成型(FDM)或熔融長絲加工(FFF)屬于材料擠壓系列。在FDM中,通過在預定路徑中逐層選擇性地沉積熔化的材料來構建對象。所使用的材料是熱塑性聚合物,大部分為絲狀線材,近期也有顆粒狀的設備出現。
FDM是使用最廣泛的3D打印技術,在全球的3D打印裝機量中占比最大,通常是人們接觸到的第一款3D打印設備。FDM工藝的性質本身決定了打印產品的精度相對粗糙,初始階段更多用于消費、教育、文創等領域。但近年來隨著3D打印技術的快速發展,先后出現了一些準工業級的FDM設備,和工業、醫療級FDM打印材料,極大地拓寬了FDM工藝的應用領域。
白令三維的物聯網系統可實現數百臺FDM設備一鍵打印,多種材料、多種色彩可供選擇,無論是批量訂單,還是大尺寸(可接受拼接)樣件都可以在短期內交付完成。
熔融沉積建模(FDM)打印過程
FDM工藝打印過程
一、首先將一卷熱塑性長絲裝入打印機。一旦噴嘴達到所需的溫度,長絲就被喂入到擠出頭中并在噴嘴中熔化。
二、擠出頭連接到3軸系統,使其可以在X和Y方向移動。熔化的材料被擠壓成細條,并逐層沉積在預定的位置,在此處冷卻并固化。有時,通過使用安裝在擠出頭上的冷卻風扇可以加快材料的冷卻速度。
三、一個層面打印完成后,工作臺沿Z軸方向按預定的增量下降一層的厚度,材料被擠出后沉積在前一層已固化的材料上,通過材料逐層堆積形成最終的成品。
四、打印完成后去除支撐,表面處理。
FDM工藝的特征
大多數FDM系統允許調整幾個過程參數,包括噴嘴和構建平臺的溫度,構建速度,層高和冷卻風扇的速度。這些通常是由操作員設置的,因此設計者應該很少關心它們。
從設計師的角度來看,重要的是構建大小和層高:
臺式3D打印機的可用內部尺寸通常為200 x 200 x 200毫米,而對于工業機器,則可能高達1000 x 1000 x 1000毫米。如果希望使用臺式機(為了降低成本),則可以將大型模型分解為較小的零件,然后組裝。
FDM中使用的典型層高在50到400微米之間變化,可以在下訂單時確定。較小的層高可生產出更平滑的零件,并能更準確地捕獲彎曲的幾何形狀,而較大的層高則可以更快地生產且成本更低。
工業級FDM打印
工業FDM打印機提供了比桌面打印機更強大的生產能力,具有更高的打印精度和更大的打印尺寸。
工業FDM打印機還可以打印更廣泛的材料,如具有高沖擊強度、生物相容性、耐腐蝕、抗高溫、靈活性等的工程塑料。盡管工業FDM打印機價格相比于桌面機FDM打印機更貴,但操作相對簡單,維護成本低,這使得它們成為快速原型制作和小批量生產運行的經濟有效的解決方案。
FDM工藝的優點和局限性
主要優點:
(1)FDM是生產定制熱塑性零件和原型的最具成本效益的方式。
(2)由于該技術的高可用性,FDM的交貨期很短。
(3)有多種熱塑性材料可供選擇,適用于原型設計和某些非商業功能應用。
主要缺點:
(1)與其他3D打印技術相比,FDM具有最低的尺寸精度和分辨率,因此它不適合具有復雜細節的零件。
(2)FDM零件可能具有可見的層線,因此需要進行后期處理才能使表面光滑。
(3)層粘合機制使FDM零件具有固有的各向異性。
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