3D打印作为当下快速成型领域里备受公众瞩目且极具发展潜力的技术之一,展现出了强大的生命力。普通打印机仅能实现X、Y两个方向的移动,而3D打印在此基础上增添了Z轴的纵向移动功能。它借助三维CAD数据模型,将材料逐层堆积,最终形成与模型形状完全一致的实体。这一特性极大地提升了制造复杂零件的能力,同时缩短了新产品的研发周期,降低了研发成本。
3D打印所采用的堆积成型技术种类繁多,与之匹配的打印材料也丰富多样。其中,熔融沉积成型技术(FDM)是通过加热的喷嘴将热塑性丝状材料挤出进行成型。这种3D打印技术无需激光,设备成本较低,工艺相对简单。其可使用的材料种类较多,主要以ABS、PLA等聚合物以及石蜡为主,这些材料价格较为低廉且利用率高,是目前广受欢迎的桌面3D打印机所采用的主流技术。
接下来,我们以PLA材料为例,深入探讨一下影响产品精度的几个主要因素:
在3D打印过程中,诸多因素会对产品精度产生影响,例如打印机自身的精度、打印过程中工艺参数的设定等。
打印机精度
打印机的制造精度、装配精度以及工作时的振动情况,都会对其打印精度产生作用。比如XY平面的误差,打印机的框架结构和所用材料的刚度,对其稳定性有着重要影响。对于设计师等专业用户而言,打印负荷较大,使用更多金属材料有助于提升设备的稳定性和耐久性。
工艺参数
温度
打印温度涵盖挤出头加热温度和热床温度。挤出头加热温度主要影响材料的粘结堆积性能以及丝材的流动性。若温度过低,材料将难以粘结在热床上,或者出现层间剥离的现象,同时还容易导致喷嘴堵塞;若温度过高,材料挤出时会呈液态,难以控制其丝状形态。
在打印过程中,喷头温度和热床温度都是需要实时观察和调整的重要参数。因此,我们需要选择一款能够清晰显示打印过程中各项参数的机器。例如,OME以曲线形式显示喷嘴和平台的温度,其优势在于能够让我们看到一段时间内的温度变化情况,从而了解在错误出现的前一刻机器处于何种状态。不仅如此,OME智能3D打印机还具备耗材堵料状态实时监测功能,能够实时监测打印状态,实现无料时暂停打印并发出报警。
喷嘴直径与层厚
喷嘴直径决定了挤出丝的宽度,进而影响成品的精细程度。由于3D打印是通过一层一层地铺设材料来完成的,所以层厚的设置也会影响制品的粗糙度。如果选用大直径的喷嘴,且将层厚设置得较厚,打印速度会相对较快,但成品会比较粗糙;反之,打印速度会较慢,但成品会更加精细。在打印时,需要根据模型的尺寸和用途,合理选用喷嘴并设置层厚。
打印速度
3D打印过程中,打印速度与挤出速度需要相互配合,只有合理匹配才能满足打印要求。如果打印速度远远快于挤出速度,材料填充会不足,导致断丝现象;反之,熔丝会堆积在挤出头上,造成材料分布不均匀。由于桌面打印机使用的材料是丝材,所以在程序中只需设置丝材直径和打印速度,无需设置挤出速度。打印速度对制件精度有着关键影响,既不能过快也不能过慢,需要对其进行详细设置,包括轮廓的打印速度、实体的填充速度、支撑结构的打印速度等。通常情况下,还需要对第一层设置一个较慢的速度,以提高成品效果。