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3D打印 篇一:科普3D打印(1)-----FDM  小白可进!!!

冯卡门的小迷弟 03-14 16:54 关注

创作立场声明:本人小白,大佬勿喷
欢迎喜欢3d打印的盆友,交♂流 学习~

前言

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。回顾3D打印的发展,1984 美国人Charles Hull发明了立体光刻技术(Stero Lithography Apparatus,SLA),可以用来打印3D模型。1986 Charles Hull成立一家名为3D Systems的公司,自美国3D Systems公司在1988年推出全球第一台商品化SLA快速成形机以来,已经有十几种不同的快速成形方法。通常将它们分为两类:第一类是基于激光技术的成形方法,如立体光刻(SteroLithography Apparatus,SLA)、纸叠层(Laminated Object Manufaetoring, LOM)、选择性激光烧结(Selcetive Laser Sintered,SLS)、选择性激光熔化(Selcetive Laser Melted,SLM)等;第二类是非激光技术的快速成形方法, 如熔丝沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)、三维打印(Three Dimensional Printing,3DP)、掩膜光固化(Mask Stereo lithogranhy,MS)、冲击微粒制造(Ballistic particle Manufaeturing, BPM)、实体磨削固化(Solid Ground Curing, SGC)等。


目前比较成熟的技术有SLA、SLS、LOM、FDM3DP等方法,前四种RP技术的成形材料和制件性能分别介绍如下:

(l) SLA成形材料使用液态光敏树脂。通过计算机控制紫外激光扫描指定区域,将扫描区域的光敏树脂固化,逐层堆积。制件的性能相当于工程塑料或蜡模。

SLA 3D打印的原理和机器实物图SLA 3D打印的原理和机器实物图

(2) SLS成形材料使用塑料、金属、陶瓷等粉末,通过计算机控制激光熔化相应粉末,逐层堆积。制件的性能与成形材料有关。

SLS 3D打印的原理和机器实物图SLS 3D打印的原理和机器实物图

(3) LOM成形材料使用涂敷有热敏胶的纤维纸,通过计算机控制激光来切割纸的成形轮廓,并压实粘接到前一层纸上,逐层堆积。制件的性能相当于高级木材。

LOM 3D打印的原理和机器实物图LOM 3D打印的原理和机器实物图

(4) FDM成形材料使用固体丝状工程塑料,通过三维伺服驱动器控制喷头运动,并挤出熔融的工程塑料,逐层堆积。制件性能相当于工程塑料或蜡模。

FDM 3D打印的原理和机器实物图FDM 3D打印的原理和机器实物图

正篇

FDM(熔丝沉积)-----离我们生活最近,所以先讲

3D打印 篇一:科普3D打印(1)-----FDM  小白可进!!!

熔融沉积造型技术的加工的每一个产品,从最初的造型到最终的加工完成主要经历的过程如下:

(1)建立成型件的三维CAD模型。因为三维CAD模型数据是成型件的真实信息的虚拟描述,它将作为快速成型系统的输入信息,所以在加工之前要先利用计算机软件建立好成型件的三维CAD模型。这种三维模型可以通过Solid Works ,Pro/E, UG等软件来完成,并且这些软件都具有很好的通用性。

(2)三维CAD模型的近似处理。由于要成型的零件通常都具有比较复杂的曲面,为了便于后续的数据处理和减小计算量,我们首先要对三维CAD模型进行近似处理。在这里我们采用STL格式文件对模型进行近似处理,它的原理是用很多的小三角形平面来代替原来的面,相当于将原来的所有面进行量化处理,而后用三角形的法向量以及它的三个顶点坐标对每个三角形进行唯一标识,可以通过控制和选择小三角形的尺寸来达到我们所需要的精度要求。由于生成STL格式文件方便、快捷,且数据存储方便,目前这种文件格式己经在快速成型制造过程中得到了广泛的应用。而且计算机辅助设计软件均具有输出和转换这种格式文件的功能,这也加快了该数据格式的应用和普及。

(3)三维CAD模型数据的切片处理。快速成型实际完成的是每一层的加工,然后工作台或打印头发生相应的位置调整,进而实现层层堆积。因此想要得到打印头的每层行走轨迹,就要获得每层的数据。故对近似处理后的模型进行切片处理,提取出每层的截面信息,生成数据文件,再将数据文件导入到快速成型机中。切片时切片的层厚越小,成型件的质量越高,但加工效率变低,反之则成型质量低,加工效率提高。

(4)实际加工成型快速成型机在数据文件的控制下,打印头按照所获得的每层数据信息逐层扫描,一层一层的堆积,最终完成整个成型件的加工。

(5)成型件的后处理从打印机中取出的成型件,还要进行去支撑、打磨、抛光等处理,进一步提高打印的成型质量。

FDM的优点: 1、制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。 2、可快速构建瓶状或中空零件。 3、塑材丝材清洁,更换容易:与其他使用粉末和液态材料的工艺相比,丝材更加清洁,易于更换、保存,不会在设备中或附近形成粉末或液态污染。 4、不使用激光,维护简单,成本低:价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高,便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。 5、可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。 6、后处理简单:仅需要几分钟到一刻钟的时间,剥离支撑后原型即可使用。

FDM的缺点: FDM型3D打印机虽然经过了几十年的发展并且得到广泛的应用,但它仍存在很多不足之处,比如成型精度低、打印速度慢、智能化程度低以及使用的原材料有诸多限制等。

缺陷一:成型精度低与打印速度慢。这是FDM型3D打印机的主要限制因素,但是,由于成型精度和打印效率呈反比关系,即高速打印获得低精度产品,低速打印获得高精度产品,一味地追求高精度将使打印速度大幅度降低,这并不是工业领域所希望的。因此,要解决精度低与速度慢的问题,必须要使两者均得到足够的关注,此时,我们可以使新技术兼容和继承老技术,即增材制造结合切削减材制造技术,具体来说,就是把传统切削加工应用到3D打印成型过程中,采用低精度的打印工艺,保证成型速度,然后用去除材料的措施来保证成型精度。

缺陷二:控制系统智能化水平低。虽然采用FDM 技术的3D打印机操作相对简单,但在成型过程中,仍会出现问题,这就需要有丰富经验的技术人员操作机器,以随时观察成型状态,因为当成型过程中出现异常时,现有系统无法进行识别,也不能自动调整,如果不去人工干预,将造成无法继续打印或将缺陷留在工件里,这一操作上的限制将影响3D打印的普及性。因此,3D打印机智能化非常重要,“智能识别和反馈功能”将是目前3D打印系统迫切需要的,可以通过软件的开发让3D打印机具备自学习功能,最终实现3D打印机向“3D打印机器人”的转变。

缺陷三:打印材料限制性较大。目前在打印材料方面存在很多缺陷,根据前文有关材料的介绍,可以看出材料种类和环保性方面存在的问题正在逐步解决,但是,仍有许多方面有待进一步改进,比如FDM用打印材料易受潮、成型过程中和成型后存在一定的收缩率等。打印材料受潮,将影响熔融后挤出的顺畅性,易导致喷头堵塞,不利于工件的成型,因此,用于FDM的打印材料要密封储存,使用时要进行适当的烘干处理;塑性材料在熔融后凝固的过程中,均存在收缩性,这会造成的问题主要是打印过程中工件的翘曲或脱落和打印完成后工件的变形,影响加工精度,浪费打印材料,改进办法主要是选用收缩率低的材料、采用恒温舱等。

DIY套件DIY套件

先说这个的原因是由于价格低廉,有桌面级的,可以家用,所以先写这个。自己全部diy的话,大概500+就可以搞一台出来。 可以参考一下这个视频:


成品图:

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未完待续......

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