FDM 3D打印在行业中的应用介绍

阅读 2014 发布时间:2017-01-06 18:41

 由于FDM技术适应和满足了现代先进制造业快速发展、产品研发周期急剧缩短的需求,以及具有高强度的PC、PPSF等成型材料得以应用,使得FDM的发展十分迅速,成为近年来制造业最为热门的研究与开发课题之一。目前,此项技术已广泛应用于机械、汽车、航空航天、医疗、艺术和建筑等行业,并取得显著的经济效益。

1、FDM技术在工业上的应用

 FDM作为一项先进制造技术,它可以在舍弃传统加工工具(如刀具,工装夹具等)的情况下,直接接受产品三维数据,快速、直接、精确地将虚拟的数据模型转化为具有一定功能的实体模型,实现复杂形状的产品制造。

(1)技术用于产品开发

 FDM技术实现三维数据到实体模型的快速转变,使得设计师以前所未有的直观方式体验设计的感觉,并能够使产品结构的合理性、可装配性、美观性等迅速得到验证,以便及时发现设计中的问题并修改完善设计产品,使设计与制造过程紧密结合,成为集“创意设计-FDM-样品制作”于一体的现代产品设计方法。例如,在压铸模具产品开发的过程中,由于压铸模具产品具有形状结构复杂,曲面、筋肋、窄槽较多的特点,设计过程中很容易存在失误或考虑不充分的地方,虽然在实体模型加工出来后,存在的问题会被发现并解决,但这无疑延长了产品的开发周期以及增加了研发成本,而利用FDM技术,能够快速制造出模具样品,方便验证产品设计的合理性,不仅缩短了产品的研发周期,还减少了研发成本,带来的经济效益是非常显著的。

(2)FDM技术用于零件的加工

 3D打印技术与通过零件拼装及切割、焊接技术制造产品的传统制造业有很大不同,摒弃了以去除材料为主要形式的传统加工方法。FDM采用塑料、树脂或低熔点金属为材料,可便捷地实现几十件到数百件数量零件的小批量制造,并且不需要工装夹具或模具等辅助工具的设计与加工,大大降低了生产成本。比如,日本丰田公司利用FDM技术在汽车设计制造中获得了巨大收益,利用该项技术仅在AVALON汽车4个门把手上省下的加工费用就超过了30万美元。另外,前文所述的美国太空探索技术公司将采用FDM技术的3D打印机送入空间站,其首要目的是用来测试评估3D打印技术在太空微重力环境下的工作情况,但也表示宇航员可以通过该机器打印所需要的零件,以减轻地球向空间站运输的物资。

2、FDM技术在其他行业的应用

 FDM技术凭借其多方面的优势,不仅在工业上广泛使用,而且在生物医学、考古、工艺品制作以及饮食等行业也得到很好的使用。在生物医学领域,根据扫描等方法得到的人体数据,利用FDM技术制造出人体局部组织或器官的模型,可以在临床上用于复杂手术方案的确定,即制造解剖学体外模型,也可以制造组织工程细胞载体支架结构(人体器官),即作为生物制造工程中的一项关键技术,图为打印的骨骼;在工艺品制作领域,FDM技术可以将所设计工艺品的三维数据模型快速转变为实体模型,检验设计产品的安全性和美观性等;在饮食行业,3Dsystem公司宣布与著名巧克力品牌好时合作,开发全新的食物3D打印机,通过将巧克力、糖果等零食原材料熔化挤压成型,最终打印成所设计的形状,图5为打印的意大利方饺框架。

FDM 3D打印成品

 凭借智能制造技术的逐渐成熟,以及新的信息技术、控制技术、材料技术等在制造领域的广泛应用,不仅是FDM型3D打印技术,整个3D打印行业都将被推向更高的层面。


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