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快速成型)工艺之后发展起来的一种3D打印技术。FDM工艺的基本原理为FDMINSIGHT软件自动将3D数模(由CATIA或UG、PROE等三维设计软件得到)分层,自动生成每层的模型成型路径和必要的支撑路径。热融头将丝状热熔性材料加热融化,通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来,由于成型室保持一定的温度,该温度下熔融的材料既可以有一定的流动性又能保证很好的精度。一层成型完成后,机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层,如此直到工件完成。
FDM快速成型技术利用热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝,由沉积在层层堆栈基础上的方式,从3DCAD资料直接建构原型。FDM可采用的成型材料很多,如改性后的石蜡、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物ABS、尼龙、橡胶等热塑性材料,以及多相混合材料,如金属粉末、陶瓷粉末、短纤维等与热塑性材料的混合物。其中PLA(聚乳酸)具有较低的收缩率,打印模型更容易塑形,以及可生物降解等优点,现今大多数桌面FDM型3D打印机均采用这种材料。
22结构分析
221机械部分FDM型3D打印机的机械部分最为复杂,涉及到的零部件也比较多,
如图21,为3D打印机完整结构图,制作一台完整的FDM型3D打印
图21
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f机,简单来说,首先需要制作3D打印机的外部基本框架结构,在此框架上才能安装搭建其它零部件。3D打印机可以采用激光切割后的实木板或者铝型材作为机器的框架,如图22、图23中所示,这里,作者采用实验室已有的材料铝型材搭建打印机的框架。
图22铝型材框架
图23木制框架
框架组装完成后,接着需要在框架上搭建一个三轴联动的平台,即控
制打印头在X、Y方向的运动,打印台在Z方向的运动,X、Y轴分别采用
两个步进电机驱动,步进电机与同步带相连,图24中,滑块一端固定在图
25中的同步带上,通过光杆的导向作用,同步带带动滑块运动,进而带动
打印头在X、Y轴的运动。
图24滑块
图25同步带
同样,Z轴采用步进电机驱动,如图26,步进电机与丝杆相连,带动丝杆在Z轴运动,同时Z轴需要安装两根光杆,起导向作用,通过这些结构,带动打印台在Z方向运动。图27中所示,由于实验室另外有多余的XY轴的运动平台,只需固定其中一个方向,让另一个方向在Z方向运动,由此替代丝杆的传动。
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f图26Z轴丝杆传动
图27实验室Z平台
对于3D打印机而言,挤出头是其核心的部件,就市面上比较有名的FDM型3D打印机而言,大多数采用加热棒对铝块进行加热。图28r
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