中文名 | FDM快速成型机 | 特 点 | 成本低 |
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适用范围 | 薄壳体零件及微小零件 | 原 理 | 快速成型技术的基本原理 |
FDM 快速成型的过程包括:设计三维CAD 模型、CAD 模型的近似处理、对STL 文件进行分层处理、造型、后处理。如图2 所示。
图2 快速成型的过程
2.1 设计三维CAD 模型
设计人员根据产品的要求,利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD 模型。常用的设计软件有: Pro/ Engineering , Solidworks , MDT , AutoCAD ,U G等。
2.2 三维CAD 模型的近似处理
产品上有许多不规则的曲面,在加工前必须对模型的这些曲面进行近似处理。最普遍的方法是采用美国3D System 公司开发的STL(Sterolithgraphy) 文件格式。用一系列相连的小三角平面来逼近曲面,得到STL 格式的三维近似模型文件。许多常用的CAD 设计软件都具有这项功能,如Pro/ Engineering , Solidworks , MDT , Auto2
CAD ,U G等。
2.3 对STL 文件进行分层处理由于快速成型是将模型按照一层层截面加工,累加而成的。所以必须将STL 格式的三维CAD模型转化为快速成型制造系统可接受的层片模型。片层的厚度范围通常在01025~01762mm 之间。各种快速成型系统都带有分层处理软件,能自动获取模型的截面信息。2.4 造型
产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。
2.4.1 支撑制作
由于FDM 的工艺特点,系统必须对产品三维CAD 模型做支撑处理,否则,在分层制造过程中,当上层截面大于下层截面时,上层截面的多出部分将会出现悬浮(或悬空) ,从而使截面部分发生塌陷或变形,影响零件原型的成型精度,甚至使产品原型不能成型。支撑还有一个重要的目的:建立基础层。在工作平台和原型的底层之间建立缓冲层,使原型制作完成后便于剥离工作平台。此外,基础支撑还可以给制造过程提供一个基准面[1 ] 。所以FDM 造型的关键一步是制作支撑。
2.4.2 实体制作
在支撑的基础上进行实体的造型,自下而上层层叠加形成三维实体,这样可以保证实体造型的精度和品质。
2.5 后处理
快速成型的后处理主要是对原型进行表面处理。去除实体的支撑部分,对部分实体表面进行处理,使原型精度、表面粗糙度等达到要求。但是,原型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除,在处理过程中会出现损坏原型表面的情况,从而影响原型的表面品质。于是,1999 年St ratasys 公司开发出水溶性支撑材料,有效的解决了这个难题。我国自行研发FDM 工艺还无法做到这一点,原型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。
311 系统与运行成本
FDM 快速成型系统成本较低,不需要其他快速成型系统中昂贵的激光器;成型材料价格较低;FDM 原型特别适合有空隙的结构,可节约材料与成型时间;体积小,无污染,是办公室环境的理想桌面制造系统。但是,成型速度较慢,精度较低。
312 适用范围
适用于薄壳体零件及微小零件;原型强度比较好,近似于实体零件,可作为概念型直接验证设计。
快速成型技术(Rapid Prototyping) 是20 世纪80 年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。RP 技术是将计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助制造(CAM) 、计算机数控技术(CNC) 、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。RP 经过十多年的发展,已经形成了几种比较成熟的快速成型工艺:光固化立体造型( SL —Stereolithography) 、分层物体制造(LOM —Laminated Object Manufacturing) 、选择性激光烧结(SLS —Selected Laser Sintering) 和熔融沉积造型( FDM —Fused Deposition Modeling)等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理都是一样的,但各种方法各有其特点。本文主要介绍FDM 工艺的原理及其过程。
楼上那位说的是北京那边的上拓科技工业设备公司把。以前我们也在那边采购过几台。那边服务是挺好的,不过重点的是他们的设备确实做出来的东西很精细。精确。可以去看看那边的三维快速成型机
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1.1 快速成型技术的基本原理
快速成型技术是对零件的三维CAD 实体模型,按照一定的厚度进行分层切片处理,生成二维的截面信息,然后根据每一层的截面信息,利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行,各截面层层叠加,最终形成三维实体。分层的厚度可以相等,也可以不等。分层越薄,生成的零件精度越高,采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度[1 ] 。
1.2 FDM快速成型机 的工艺原理
如图1 所示。快速成型机的加热喷头受计算机控制,根据水平分层数据作x - y 平面运动。丝材由送丝机构送至喷头,经过加热、熔化,从喷头挤出粘结到工作台面,然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后,工作台下降一层的高度,再继续进行下一层的造型。如此重复,直至完成整个实体的造型。每层的厚度根据喷头挤丝的直径大小确定。
图1 FDM 工艺原理图FDM 工艺关键是保持熔融的成型材料刚好在凝固点之上,通常控制在比凝固点高1 ℃左右[2 ] 。最常用的熔丝线材主要是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料,铜丝等。1998 年澳大利亚开发出了一种新型的金属材料用于FDM 工艺———塑料复合材料丝。
由于FDM 工艺的特点, FDM 已经广泛地应用于制造行业。它降低了产品的生产成本,缩短了生产周期,大大地提高了生产效率,给企业带来了较大的经济效益。当前快速成型技术的发展趋势是将快速成型与其他先进的设计与制造技术密切结合起来,共同发展。2100433B
1. 快速成型原理及常见的方法 其成形原理是将三维 CAD实体模型离散成设定厚度的一系列片层数据 , 利用激光成形 机或其它成形设备读取这些数据 , 用材料添加法技术 , 依次将每层堆积起来成形。 这一技术 称为快速自动成形技术 (Rapid Prototype) 。它也是 CAD集成技术的重要组成部分。从材料 固化方法可分为激光和非激光烧结法 (SLS) 、固体表层造型法 (SGC)、层片制造法 (LOM)、熔 化 沉 积法 (FDM)、 选区 粘 结 法 (DSPC)、 激光 气相 沉 积 法 (SALD) 等。 其中 常 见的 是 SLS,LOM,FDM,SLA(光固化成型法 ) 2. FDM成形机工作原理及使用方法和操作要点 其工作过程是机床的加热喷头在计算机的控制下,根据加工工件截面轮廓的信息,作 x —y 平面运动和高度 z方向的运动。丝状热塑性材料 (如 ABS及 MABS
熔融沉积快速成型,是利用热塑性材料的热熔性、粘接性特点,在计算机控制下根据实体模型进行层层堆积后成型。基于熔融沉积快速成型过程中熔体对成型制品的质量影响,对成型过程中熔体的流动性及热平衡进行数值分析,优化熔融快速成型工艺熔体参数,为喷头装置的设计提供依据,保证成型制品的质量。
立体光刻成型sla
选择性激光烧结sls
层合实体制造lom
选域黏着及热压成型SAHP
层铣工艺lmp
分层实体制造som
熔融沉积快速成型fdm
多相喷射固化mjs
多孔喷射成型mjm
直接壳法产品铸造dspc
激光工程净成型lens
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FDM的工作原理是,将丝状的热塑性材料通过喷头加热熔化,喷头底部带有微细喷嘴(直径一般为0.4~1.0mm),在计算机控制下,喷头根据3D模型的数据移动到指定位置,将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固。材料被喷出后沉积在前一层已固化的材料上,通过材料逐层堆积形成最终的成品。
熔融沉积成型(Fused Deposition Modelling, FDM)是上世纪八十年代末,由美国Stratasys公司的斯科特·克伦普(Scott Crump)发明的技术,是继光固化快速成型(SLA)和叠层实体快速成型工艺(LOM)后的另一种应用比较广泛的3D打印技术。1992年,Stratasys公司推出世界上第一款基于FDM技术的3D打印机--“3D造型者(3D Modeler)”,标志着FDM技术步入商用阶段。
2009年FDM关键技术专利到期,各种基于FDM技术的3D打印公司开始大量出现,行业迎来快速发展期,相关设备的成本和售价也大幅降低。数据显示,专利到期之后桌面级FDM打印机从超过一万美元下降至几百美元,销售数量也从几千台上升至几十万台。并且十分开心的告诉大家,我国目前是(FDM熔融堆积)3D打印机最大的生产国和出口国。
2013年8月,武汉智垒新款FDM3D打印机Planets-Jupiter2上市销售。2014年,在“3D打印·打印中国梦”为主题的中国3D 打印十大品牌评价推介活动中,智垒电子科技(武汉)有限公司入选3D打印十大品牌之一。2015年6月,公司成立了(FDM熔融堆积)发光字3D打印机研发部。经过二年的产品开发,从发光字设计到成品制造,实现了3D打印的一体化工艺。2017年12月,公司正式成为国内(FDM熔融堆积)发光字3D打印机的生产与研发企业。2018年1月,推出第一代发光字3D打印机442型。在2018年5月,推出升级系列的第二代发光字3D打印机425型、625型、1025型。2018年6月,推出第三代发光字快速3D打印机725型、825型,平均打印速度提升到200mm/s。
FDM技术是面向个人的3D打印机的首选技术,通过采用FDM技术的3D打印机,设计人员可以在很短的时间内设计并制作出产品原型,并通过实体对产品原型进行改进。同时FDM技术广泛运用在各种文娱活动中,满足人们对一些产品的个性化定制服务。
从2014年开始,研发性价比高的大尺寸(FDM熔融堆积)3D打印机成为武汉智垒的重点发展方向。大尺寸3D打印机有很多优势,能让设计师的模型一次3D打印成型,真正实现了模型的完整性制造;能让雕塑的各种大模型,不再因为切割打印再组合而出现各种不应该有的误差;能让您节约人力、物力、时间等成本;关键是能让您从此省心了。针对市场上大尺寸设备价格高,客户分散,制造商不愿意花更多成本去采用新工艺的难题。武汉智垒的研发人员深入市场调查,充分接触用户群,通过市场意见的反馈,克服重重困难研发出真正符合需求的一系列大尺寸3D打印机。今天,我们就给大家重点介绍几款近些年公司推出的经典机型。
武汉智垒公司的众立印品牌ZL820型 大尺寸(FDM熔融堆积)3D打印机,成型尺寸是500*500*820mm,这款机器2014年底上市销售。白色外观受到医院的欢迎,在武汉本地有很多医院的实验室都采购了本款机型作为研发设备。经过这些年的改进和升级,本款设备也实现了脱变,现在是一款性价比很高的3D打印机。
武汉智垒公司的众立印品牌ZL1000型 大尺寸(FDM熔融堆积)3D打印机,成型尺寸是1000*1000*1000mm,这款机器2015年上市销售。采用防堵头设计,配备大尺寸散热风扇;双Z轴设计,模型不扭曲;进口直线导轨,尼龙拖链;闭环系统和伺服电机;全彩触摸屏设计。
武汉智垒公司的众立印品牌ZL750型 大尺寸(FDM熔融堆积)3D打印机,成型尺寸是750*750*750mm,这款机器2018年2月上市销售。代表FDM最新一代的机型,也是目前我们公司性价比最高的一款(FDM熔融堆积)3D打印机。
2018年,大尺寸(FDM熔融堆积)3D打印机的机器特点:
一、支持断点续打;支持智能辅助调平;支持断电续打;支持中途换料;支持智能支撑。
二、智能监控,发现加热异常,机器自动停机;杜绝高温引发火灾。
三、可根据耗材的粗细调节补偿参数;可导入照片生成三维浮雕图像,可预览模型。
四、钣金结构,CNC加工零部件,保证打印的精度及长时间的稳定性。
五、主要应用领域是动漫玩具、创意家居、建筑模型、教育培训、医疗实验、饰品DIY、工业零件等。
关于售后服务,也是主要责任。一个负责任的公司,不光要提供好的设备,更应该提供优质的售后服务。经过这些年的经验积累,普通的问题,我们的售后服务人员都可以在5-10分钟给大家处理好。对于复杂的问题,我们可以给大家举一个例,一个2017年购买设备的(福建)客户,因为机器坏了二次心情很不好,本公司的王志文副总经理了解实际情况以后,直接为他更换了一台新设备。
做好服务不仅仅是为了您的满意,也是尊重您对我们公司的一份信任。感谢您对我们的支持和厚爱,我们公司会为您做出更多符合您需求的新工艺设备。很高兴给大家分享关于3D打印机的技术贴,如果您有更好的想法,请给我们留言。再次谢谢大家的支持!公司地址武汉市武昌区中南路中南国际城D1-502室。
FDM 3D打印技术作为目前人们最为熟知的一门3D打印技术,一直以来备受大家的关注与议论,但由于其材料及工艺的局限性,人们对这种技术的认知及定义就是——
FDM 3D打印只能是个“玩具”!
那FDM 3D打印到底有没有应用性?
如果有,能怎么应用?
今天我们就一起来探索一下
首先,在现如今的3D打印教育领域,我们发现FDM 3D打印产品是最主流的产品,从幼儿教育到中小学教育再到职业教育以及我们的高等教育,都可以看到FDM 3D打印产品的身影,那么我们是不是可以认为——
FDM 3D打印是可以被广泛应用于教育行业的!
其实,答案是显而易见的!FDM 3D打印技术相对容易理解,更因其技术表现直观、可操作性强,危险系数低,环保,一直以来就备受3D打印初学者及创客爱好者的青睐,当然也就更适合用于教学以及对3D打印技术的普及与推广了。
那说到底FDM 3D打印在教育领域应用最突出的优势是什么呢?
我们认为有以下几点:
—简单、易用
—安全、环保
—技术展现力强
—价格实惠
这些看似“简单”的优势,其实才是推动3D打印教育行业应用的一些最基本的点,对于学校及孩子来讲,能快速理解、能直观感受、方便动手操作才是最重要的,“简单”反而成为了一个至关重要的因素。
那说完了教育,我们再来说说医疗和航空航天。说到这两个行业,很多人肯定会抱着怀疑的态度,甚至是否定的态度,大家普遍会认为——
FDM 3D打印在医疗及航空航天上是没法用的
但事实并不是这样,下面我们先来看几张图
其实,要说这两个行业FDM 3D打印的应用,我们不得不提到一个材料,那就是——PEEK材料,随着传统PEEK材料在医疗行业和航空航天行业的运用越来越成熟,应用范围越来越广,人们对于PEEK材料的认识与研究也越来越深入。近两年更是有众多3D打印行业相关从业人员开始了对3D打印PEEK材料的研究,尤其是FDM 3D打印PEEK材料的研究,那为什么大家会开始研究FDM 3D打印PEEK材料呢?我认为有以下两点是不可忽视的因素:
—FDM 3D打印是PEEK材料个性化打印的有力途径
—FDM 3D打印是PEEK材料应用的最具性价比的技术方案
基于这一情况,那我们是不是可以得到一个结论,就是随着3D打印PEEK材料的发展——
FDM 3D打印是可以在医疗行业及航空航天行业有一席之地的!
当然,医学和航空航天行业FDM 3D打印技术的发展不是只局限在这一材料的发展上面,也在于3D打印从业人员同医学和航空行业的人员交流上面,我们相信,经过跨行业的深度资源整合、人员交流、经验积累,最终我们会开拓出更多基于FDM 3D打印技术的应用点。
接下来,我想说说制造行业的3D打印应用,也许,你会听到很多人说FDM 3D打印要精度没精度,要速度没速度,要产量没产量,实在是没有什么可以应用在制造业上的点,其实在写这篇文章之前,我也是这么认为的,在过去的一段时间里,我们一提到制造业,不论是产品制造、汽车制造、生产制造等等方面,我们固有的认识里面就是,这些都跟FDM 3D打印没关系。
但其实经过长时间的发展,现在越来越多的行业从业者意识到——
FDM 3D打印技术才是扩展性最强的一门3D打印技术!
所谓扩展性强指的是一种技术可以满足不同属性的材料打印。
不论你是金属材料、合成材料、无机非金属材料还是复合材料,FDM 3D打印技术相对都可以满足,也正是因为这种超强的技术扩展性才使得——
FDM 3D打印在制造业的应用发展是非常有前途的。
现如今,各大FDM 3D打印厂商已经开始在功能型应用3D打印产品上发力,为了拓展更多FDM 3D打印应用,各大厂商都在做着不同的努力,不论是基于FDM 3D打印技术的演变产品开发,还是针对高性能应用材料的材料开发,大家都在为FDM 3D打印的应用做着自己的努力。
除了上述这些领域的应用,FDM 3D打印也因其极具性价比的优势在文物修复、影视道具制作、礼品、艺术、家具领域都有很强的应用性。
其实说到底,每一种技术都有它的优势与劣势,介于目前市场上面对于FDM 3D打印技术也好,产品也好的普遍的“低价值”认知,我希望我们更客观的认识现如今3D打印的发展。
以上内容,如有不准确的地方或是不完善的地方,还请大家多多指正。
作者:ZY