《3D打印成型工艺及材料》课件 第5章.pptx

3D打印成型工艺及材料

第5章熔融沉积诚型工艺及材料;

1概述

2成型原理及工艺

3成型系统

4成型材料

5成型影响因素

典型应用;

oScottCrump于1988年首先提出了熔融沉积成型思想，并在同年成立了Stratasys公司。

oStratasys公司从1993年开始先后推出了FDM1650

、FDM2000、FDM3000和FDM8000等机型。

□1998年推出的FDM-Quantum机型，采用挤出头磁浮定位系统，可同时独立控制两个喷头，其中一个喷头用于填充成型材料，另一个喷头用于填充支撑材料，其造型速度为过去的5倍。

oStratasys公司的Mojo、Dimension、uPrint和Fortus等多个产品均采用FDM为核心技术。;

桌面级FDM成型设备：

□MakerBot公司的MakerBot

Replicator系列

□3DSystems公司的Cube系列

北京太尔时代公司的UP系列

□杭州先临公司的Einstart系列;

5.2.1成型原理

1.熔融挤出过程

FDM工艺采用喷头加热器将丝状或粒状热熔性材料加

热熔化，并以极细丝状从喷嘴挤出。

□在温度达到丝材软化点之前，丝材与加热腔之间有一段间隙不变的区域，称为加料段。

□随着丝材表面温度升高，物料熔化，形成一段丝材直径逐渐变细直到完全熔融的区域，称为熔化段。

□在物料被挤出口之前，有一段完全由熔融物料充满机筒的区域，称为熔融段。;

5.2.1成型原理

2.喷头内熔体的热平衡

假设喷头内部温度处处相等，沿喷头接触方向不存在热流。

QADTiQcaQ;

热平衡的一般形式为：

进入系统的热流-离开系统的热流+

仁QP单位时间内系统产生的热量=单位时

间内系统内存储的热量;

喷嘴流道由直径分别为D?和D?的等截面圆管

和由D?过渡到D?的锥形圆管组成。锥形圆管能更好的减小流道直径突变所带来的阻力变化，

还可以避免发生局部紊流现象。直径为D?的末端圆管用于熔体挤出成型前的稳定性流动，以便成型更精确稳定的尺寸。不同流道内的流场导致各个流道出现不同压力差。;

5.2.1成型原理

3.喷头内熔体流动性

1)等截面圆形管道中的熔体流动

假设熔体沿z向流动是等温且稳定的，忽略入口

效应且??动是充分发展的，则此时的流动流场可简化为z方向单向流动。

压力差为：

△P=-P,L=K,LD3;

5.2.1成型原理

3.喷头内熔体流动性

2)锥形圆管中的熔体流动

整个流道中的总压力差△P为两段圆形管道和

一段锥形管道三段压力差之和。;

接触浸润扩散

材料确定条件下，丝材粘结界面温度越高，有效扩散时间越充分，分

子运动就越剧烈，丝材中越过界面的分子扩散量越多。;

5.2成型原理及工艺

020304

STL文件确定摆放切片分层

转换及修方位

复;

热成熔融态，计算机根据分层截面信息控制喷头沿

一定路径和速度移动，熔融态材料从喷头中不断被挤出，随即与前一层粘结在一起。每成型一层，喷头上升一截面层的高度或工作台下降一个层的厚度，继续填充下一层，如此反复，直至完成整个实体造型。;

2.成型过程

双喷头设计，两个喷头分别成型模型实体材料和支撑材料。

支撑料模型料

·BST·SST·多种颜色

驱动轮A液化器液化器驱动轮;

3.后处理

对原型进行表面处理，除了去除支撑外，还包括对模型的抛光打磨。;

5.2.3工艺特点

优点：

(1)运行成本低，操作和维护简单

(2)成型材料广泛

(3)环境友好，安全环保

(4)后处理简单

(5)易于搬运，对环境无限制;

5.2.3工艺特点

缺点：

(1)成型件成型精度较低

(2)成型件易发生层间断裂现象

(3)需要设计和制作支撑结构

(4)成型时间较长，不适合成型大