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远铸智能干货 | 关于工业级FDM 3D打印机你要知道的几个真相

时间:2022-06-16 09:24:39 来源:远铸智能 作者:远铸智能 浏览量:737
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2022年4月7日下午,远铸智能与大家相约云端,举办了《“塑”造跨越,精准定义工业级FDM 3D打印解决方案》线上研讨会,小远在会议中感受到了大家满满的热情,为了让大家更好地回顾本次研讨会的精彩内容,小远将干货都打包好啦,以下亮点集锦不要错过!


1 解析中国市场对于FDM的认知偏见


FDM 3D打印技术是目前使用最广泛的3D打印技术之一,在全球有大量的FDM打印机的安装基础和受众人群,因为它的原理简单,FDM是通过加热喷头将热塑性的丝材挤出,并按预定路线固化成型,逐层累加从而得到我们需要的打印样件,然而,大众对于FDM的认知或许还存在的一些误区。


偏见1 FDM打印机都很廉价?


目前市场上花费千元左右就可以买到一款消费级的FDM 3D打印机,而工业FDM 3D打印设备价格不菲,大型的工业FDM打印机价格在百万元以上。



偏见2 FDM的应用只能用来做外观?


许多人会认为FDM只能进行原型设计或者是外观设计,这一应用方向在3D打印爱好者或者是DIY的玩家的圈子里会比较常见,但是实际上目前工业FDM应用领域已经非常广泛,可以涵盖从原型验证到终端零部件直接生产等多个生产制造环节。


偏见3 FDM的技术含量很低?


由于FDM的原理相对简单,因此有些人会认为FDM技术它的本身含量是比较低,其实,相比较于核心部件为高功率激光器和高精度光学振镜的金属SLM工艺,工业级FDM的技术难度并不低,工业级FDM要满足工业应用场景对材料性能、尺寸精度、表面光洁度、成型一致性、打印效率等需求,要解决一系列的技术难题,包括高速高精度运动控制、高速挤出喷头、腔室温度的准确性和腔温一致性等等。


偏见4 桌面级FDM尺寸做大就是工业级FDM?


大尺寸FDM打印机 ≠ 工业级FDM 3D打印机


另一个很常见的观点,有人会有认为将桌面级的FDM打印机尺寸做大,就能成为可以用于工业级FDM打印机。其实不然,如前面提到,想要实现大尺寸打印,要面对的不仅仅是提升打印尺寸,还包括运动控制,精度控制,温度控制等问题,都是我们需要一一去解决的。


偏见5 桌面级FDM腔温做高就是工业级FDM?


高温腔室是工业级FDM的必要条件,然而想要真正意义上做到工业FDM,还需要做到以下几点:


1.腔室温度均一


2.温度控制准确


3.机械、工艺、软件等完整系统都符合工业级标准


4.稳定、长期、一致地工作


2.工业FDM 3D打印实践


必须解决的技术要点


01先进的热系统设计


热系统设计包括很多方面,首先是要有高温大功率的加热喷头,这样的话可以实现精准控温去保证喷头端材料充分融化,在打印时丝材可以及时响应并挤出。打印高温材料时,这一点就显得尤为重要,比如PEEK材料,如果当材料进入时不能完全融化挤出,时间一长就会导致喷嘴堵塞,从而造成送丝失败,出现打印故障。




第二点就是要具备高温、大尺寸、均匀加热的腔室,它可以保证样件在打印成型时温度分布均匀,避免打印过程中发生翘曲或者是分层开裂的情况造成打印失败。这需要运用专业的仿真工具,去优化加热位置,包括内部风场的流动,保证大尺寸腔室温度设计的均一性。同时我们也要重视线材的干燥。因为线材在长时间放置的过程中会吸潮,含水量增加,打印时会出现拉丝现象,这也会影响打印件的表面质量与打印成功率。



第三就是需要具备主动加热干燥的料仓,加热装置配合正压干燥的空气能够保证料仓持续处于低湿度状态,提升打印质量。另外,长时间高温可以导会导致材料的一个碳化,FUNMAT PRO 610HT通过引入水冷系统提升散热效率,避免喷头因材料碳化而造成的堵头问题,同时水冷系统可以保证运动电机在高温条件下的一个正常工作状态。




02 高速高精度运动控制系统


设备的高精度才能保证打印质量的高精度,FUNMAT PRO 610HT的伺服电机驱动系统搭配磁感传动可以有效的提高运动位置的准确性。通常情况下,高速的伺服电机系统最高移动速度可以达到400mm/s,从而实现更精确的定位控制,可以使工业级别的大尺寸3D打印更加细腻。




03工业生产与安全


工业级的生产设备需要很高的稳定性,远铸智能的FUNMAT PRO 610HT具备自动换料功能,可以保证连续生产,尤其面对大尺寸打印的需求,能避免因为换料不及时而导致打印失败。并且考虑到在工业生产的过程中,潜在的高温、高压、碰撞、夹手等多种安全隐患,FUNMAT PRO 610HT具备独立的安全控制系统设计,搭配高规格的工业安全元器件,为各种工况提供安全保护。


04 材料的详细打印工艺


对于工业FDM材料的开发,需要有严谨的材料工艺开发流程,完善的打印工艺参数可以确保打印机与线材配合发出最大的效应。


STEP 1 检查材料可打印性


STEP 2 确定温度参数组合


STEP 3 确定流量参数


STEP 4 确定运动参数组合


STEP 5 确定悬垂角度,确定合适的支撑材料,设置支撑界面参数


STEP 6 确定尺寸补偿系数


STEP 7 确定喷嘴切换程序


STEP 8 综合测试模型和样条强度测试


05稳定易用的支撑材料


对于复杂结构样件的打印,使用支撑设计是必不可少的,稳定易用的支撑材料可以节省打印件后处理的时间,同时提升接触面的表面质量。支撑材料通常可以分为水溶性和剥离性两种,而高性能材料的话,对应的支撑材料我们同样要求要耐高温,确保在打印过程中不会融化。远铸智能为客户提供丰富的支撑材料选择,并且也在持续的开发并定期推出新产品,去补充我们的材料库。


06功能强大的切片软件


切片软件能够将三维数字模型转换为3D打印机可识别的Gcode代码,这对打印的路径规划来说至关重要,因为打印路径会影响样件的表面质量,包括内部填充质量、特征结构质量等,并且打印机的参数和材料的工艺参数设置同样需要通过切片软件来完成,同时切片软件还需要有设备管理能力和生产管理的能力,这样的话才能去满足工业要求。


07配套后处理方案和设备


FDM后处理可提升样件表面质量与性能,是整个打印流程必要环节

3D打印机


有支撑结构的打印样件,基本的一个后处理环节就是要去除打印支撑。对于水溶性的支撑材料,我们通常使用高压水清、超声波清洗机、搅拌式清洗机来去除,而对于剥离性的支撑材料,则通常需要借助工具手动进行去除。


另一个常见的后处理方式是对表面层纹及粗糙的支撑面进行表面处理,常见的方式包括打磨、化学试剂抛光、修补上漆、机加工等。正常情况下,样件后处理完成后,它的表面质量会有一个明显的提升。



对于结晶的材料,以PEEK为例,退火后处理可以使其具有更高的耐温,耐化学性与强度。


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