2024高温腔室解锁FDM 3D打印无限潜能白皮书-远铸智能.docx

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高温腔室解锁FDM3D打印潜能

突破材料、尺寸限制，提升性能表现

白皮书

引言

在大尺寸零件的增材制造领域，FDM技术以其成本效益高、操作简便等优势，逐渐成为各行业的首选制造解决方案。

在FDM打印过程中，打印温度是确保打印件质量和性能的核心要素。喷头温度、平台温度和腔室温度三者共同作用，但其中腔室温度对3D打印的影响尤为显著。腔室温度维持在一个较高的温度水平，有助于提供一个稳定的热环境，这可以显著减少材料在冷却过程中的收缩和翘曲现象。特别是在打印大尺寸件时，这种较高的恒温环境的作用尤为关键，因为它有助于保持材料的一致性和减少热应力。

喷头温度决定了熔融材料的流动性和层间扩散能力，而平台温度则影响第一层的粘附力和整个打印过程的稳定性。然而，当涉及到稳定成型和提升Z向性能时，腔室温度的作用无可替代。特别是在打印工程材料和高性能材料时，这些材料在冷却成型中会产生较大的内应

力，导致翘曲和变形。在这种情况下，仅依靠平台温度是不够的，必须通过稳定的腔室温度来缓解内应力，确保打印件的质量和稳定性。

市面上的大多数消费级3D打印机由于技术和成本的限制，通常没有配备高温腔室。为了开发高性能的3D打印机，需要克服一系列技术难题，例如在高温环境下维持设备的稳定性、

确保材料的兼容性以及选择合适的打印材料。这些因素共同决定了打印件的质量和性能。因此，在需要打印大尺寸件、对打印件性能有严格要求，或者需要使用特定材料的应用场景中，选择一台配备了高温腔室的3D打印机变得尤为重要。

高温腔室技术的重要性

?打印材料的全面适用性：工程材料和高性能材料通常具有较高的熔点，只有具备高腔温的3D打印机才能有效支持这些材料的打印过程。无腔温或腔温较低的3D打印机可能无法满足这些材料的打印成型。高腔温打印机的使用，确保了材料在打印过程中的均匀性，从而允许这些材料在打印后展现出其应有的力学性能。

?大尺寸稳定成型：即使是常见的工程材料，如ABS和PC，在打印件超过100mm时，也容易发生翘曲变形。高温腔室通过提供稳定均匀的高温环境，有效调控材料的冷却速度，减少收缩应力，从而确保大尺寸部件的稳定成型。

?提升打印件性能：高温腔室能够显著提升打印件的机械性能（特别是Z向性能）。通过保持打印过程中高腔温的恒定均一，材料层间的附着力增强，提升整体结构的强度，使打印件能够在更严苛的应用环境中保持卓越表现。

高温腔室技术不仅提高了3D打印材料的适用性，还确保了大尺寸打印件的稳定性，同时提升了打印件的整体性能，是推动终端产品直接制造的重要因素。

本白皮书旨在概述高温腔室技术的优势，以及对大尺寸FDM3D打印稳定成型和性能提升的影响。我们将详细展示高温腔室技术下的3D打印件性能测试结果，包括力学性能关键指标。

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高温腔室技术优势

解决翘曲稳定成型

在3D打印领域，大尺寸零件的翘曲问题一直是行业面临的技术挑战。特别是在缺乏高温腔室支持的打印过程中，尺寸超过100mm的样件更容易遭遇翘曲现象。

?温度均一性和减少翘曲

在3D打印过程中，翘曲现象一方面是由于打印件在冷却时各部分的降温速率不一致，不同位置的冷却速度不同，会导致材料在不同区域的膨胀和收缩不一致，最终引起翘曲；另一方面，先沉积的材料逐渐冷却，形成温度梯度，也就是所谓的热梯度。2在无腔温的3D打印过程中，每一层的材料从高温冷却到室温，不同层次的温度差异就形成了热梯度。通过提高环境温度，使热梯度减小，可以减轻这种变形，如下图所示。

环境温度

30℃

50℃

70℃

90℃

10mm

随环境温度变化，打印样件的翘曲变形趋势

另一个导致翘曲的因素是流动应力，它是由于材料在打印过程中迅速固化产生的。流动应力是由于材料在打印过程中迅速固化而产生的，如果降温速率过快，材料内部分子链的解取向过程可能不完全，导致内部残余应力的形成。高温腔室技术通过控制打印环境的温度，为材料提供足够的时间在冷却过程中释放这些应力，进一步减少翘曲的发生。

?实验：高温腔室对工程材料大尺寸打印件翘曲的影响

为了测试常用的工程材料在无高温腔室和有主动加热并保持设定温度下的打印表现，我们选择了ABS和PC两种不同的材料进行实验。

ABS在3D打印中的主要优