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关于FDM3D打印机技术的详细介绍

熔融沉积建模(FDM)或熔融长丝制造(FFF)是一种增材制造工艺,属于材料挤出系列。在FDM中,通过预定路径中逐层选择性地沉积熔化的材料来构建物体。所使用的材料是热塑性聚合物,呈丝状。FDM是使用最广泛的3D打印技术,它代表了全球最大的3D打印机安装基础,并且通常也是人们接触的第一个技术。

(FDM3D打印机)

一、FDM3D打印机制造过程的工作原理

1. 首先将一卷热塑性长丝装入3D打印机。一旦喷嘴达到所需温度,长丝就会被送入挤出头并在喷嘴中熔化。

2.挤出头连接到一个 3 轴系统,允许它在 X、Y 和 Z 方向上移动。熔化的材料被挤压成细线,并逐层沉积在预定位置,在那里冷却和固化。有时,通过使用安装在挤出机头上的冷却风扇来加速材料的冷却。

3.要填充一个区域,需要多次通过。一层完成后,构建平台向下移动(或在其他机器设置中,挤出头向上移动)并沉积新层。重复此过程,直到零件完成。

二、FDM3D打印的特点

1.翘曲

翘曲是FDM3D打印机中最常见的缺陷之一。当挤压材料在凝固过程中冷却时,其尺寸会减小。由于打印件的不同部分以不同的速度冷却,它们的尺寸也会以不同的速度变化。差异冷却会导致内部应力积聚,将底层向上拉,导致其翘曲。从技术角度来看,可以通过更密切地监控 FDM 系统的温度来防止翘曲平台和腔室,并通过增加零件和构建平台之间的附着力。

可以降低翘曲的概率:

大的平坦区域(想想矩形框)更容易翘曲,应尽可能避免。

薄突出的特征(想想叉子)也容易翘曲。在这种情况下,可以通过在薄特征(例如 200 微米厚的矩形)的边缘添加一些牺牲材料来增加接触构建平台的区域来避免翘曲。

尖角比圆形更容易翘曲,因此在您的设计中添加圆角是一个很好的做法。

不同的材料更容易翘曲:与 PLA 或 PETG 相比,ABS 通常对翘曲更敏感,因为它具有更高的玻璃化转变温度和相对较高的热膨胀系数。

2.支撑结构

支撑结构对于在 FDM 中创建带有悬垂的几何图形至关重要。熔化的热塑性塑料不能沉积在稀薄的空气中。为此,某些几何形状需要支撑结构。打印在支撑件上的表面的表面质量通常低于零件的其余部分。出于这个原因,建议零件的设计方式可以最大限度地减少对支撑的需求。

3.填充和外壳厚度

FDM 零件通常不进行实体打印,以减少打印时间并节省材料。内部填充有内部的低密度结构,称为填充物。填充和外壳厚度对零件的强度影响很大。对于桌面FDM3D打印机,默认设置为 25% 的填充密度和 1 毫米的外壳厚度,这是快速打印强度和速度之间的良好折衷。

三、FDM 的优点和局限性

优点

1.FDM 是生产定制热塑性零件和原型的最具成本效益的方式。

2.由于该技术的高可用性,FDM 的交货时间很短。

3.有多种热塑性材料可供选择,适用于原型制作和一些非商业功能应用。

局限性

1.与其他3D打印技术相比,FDM3D打印技术具有最低的尺寸精度和分辨率,因此不适合具有复杂细节的零件。

2.FDM3D打印零件可能有可见的层线,因此需要进行后处理以获得光滑的表面。

3.层粘附机制使FDM部件具有固有的各向异性。


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