FDM成型原理及打印材料简介

阅读 5010 发布时间:2017-01-05 15:02

 FDM工作原理是将加工成丝状的热熔性材料(ABS、PLA、蜡等),经过送丝机构送进热熔喷嘴,在喷嘴内丝状材料被加热熔融,同时喷头沿零件层片轮廓和填充轨迹运动,并将熔融的材料挤出,使其沉积在指定的位置后凝固成型,与前一层已经成型的材料粘结,层层堆积最终形成产品模型。其系统组成和工作原理如图1所示。

图1 FDM系统组成和工作原理

 FDM打印耗材对线丝的要求比较严格,材料经过齿轮卷进喷头,齿轮和固定轮之间的距离是恒定的,如图1所示的送丝机构,若丝线太粗,则会造成无法送丝或损坏送丝机构,反之,丝线太细,送丝机构会感应不到丝的存在,因此要求丝材具有固定的规格,分为直径1.75mm和3mm两种;FDM采用热塑成型的方法,丝材要经受“固态-液态-固态”的转变,对材料的特性、成型温度、成型收缩率等有着特定的要求,这不仅限制了所用材料的种类,也增加了打印机的研发难度。表1所示为目前使用较多的几种材料,从中可以看出:不同的材料有着不同的成型温度、不同的收缩率以及不同的性能等。除了这些常用的材料外,FDM使用的材料还有俗称聚纤维酯的PPSF/PPSU、PEI塑料ULTEM 9085以及水溶性材料,PPSF/PPSU是所有热塑性材料里面强度最高、耐热性最好、抗腐蚀性最高的材料,呈琥珀色,热变形温度接近190℃;ULTEM 9085强度高、耐高温、抗腐蚀,热变形温度150°C左右,收缩率仅为0.1%~0.3%,稳定性极好。

 但是,一些情况下,单一的成型材料所具有的特性并不能满足需要,因此,相关研究人员将不同成型材料进行了复合,以使复合后的成型材料具有不同原材料的特性。例如,已经广泛使用的PC-ABS成型材料,便具备了ABS材料的韧性和PC材料的高强度及耐热性。以一种成型材料为基础,通过添加不同的成分或经过特殊的处理方法,可使材料的某些性能得到改善,因而每种成型材料又会具有不同的分类,例如ABS

材料分为ABS-M30、ABS-M30i、ABS-M60和ABS-ESD7等;PC材料有PC与PC-ISO的区分。另外,通过添加不同颜色的色素,可以加工出不同颜色的丝材(图2所示),打印出的产品更具可观性,如图3所示。

彩色3D打印材料和成品

本文简单的介绍了FDM的工艺原理和所需使用的打印材料的相关特性;更多详细信息,请关注印梦园3D打印平台www.yinmengyuan.com


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