熔融沉積制模過程及原理資料講解

1、熔融沉積制模過程及原理快速成型原理及誤差分析1熔融沉積制模過程及原理熔絲堆積成形，F(xiàn)DM， Fused Deposition Modeling。也叫熔融沉積。是一種 基于數(shù)字成像技術(shù)的三維實體模型制造，它無需激光系統(tǒng)。將絲狀熱熔性材料加熱熔化，然后通過帶有一個微細噴嘴的噴頭擠噴出 來。噴頭可沿X軸方向移動，而工作臺則沿 丫方向移動。如果熱熔性材料的溫 度始終稍高于固化溫度，而成型部分的溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性 材料擠噴出噴嘴后與前面一層熔結(jié)在一起。一個層面沉積完成后，工作臺按預 定的增量下降一個層的厚度，再繼續(xù)熔噴沉積，直到完成整個實體造型。在制造前先要進行以下步驟的前處理：（1）C

2、AD三維造型。三維造型是 CAD模型的最好表達，也是快速原型制 作必須的原始數(shù)據(jù)。三維造型可以在 UG、Pro/E、Catie等大型商業(yè)軟件上進 行。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是對產(chǎn)品 CAD模型的近似處理，主要是生成 STL格式的數(shù)據(jù)文件。注意控制 STL文件生成的精度。通用CAD軟件都有 STL數(shù)據(jù)輸出。（3）確定擺放位置。擺放位置不但影響著制作時間和效率，更影響這后續(xù) 支撐的施加以及原型制造的表面質(zhì)量等。從縮短原型制作的時間來看，應(yīng)選尺 寸最小的方向作為疊層方向；為了提高原型質(zhì)量和提高關(guān)鍵尺寸和形狀的精度，又需選尺寸最大的方向作為疊層方向；為減少支撐、節(jié)省材料、便于后處 理，常傾斜擺放。施

3、加支撐。對于結(jié)構(gòu)復雜的數(shù)據(jù)模型，支撐的施加是費時而精細的。 比較先進的支撐類型為點支撐，即在支撐和需要支撐的模型面是點接觸的。切片分層。根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的分層厚度沿高度方向進行切片，生成系統(tǒng) 需求的層片數(shù)據(jù)文件。Creo模型導入STL生成軟件 Cura對模型添加支承和進行切片處理其中設(shè)計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率 越高。打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀材料將這些截面逐層地打 印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的 特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。3D前處

4、理完成后，下面介紹打印平常的構(gòu)造。下面的介紹以斯普瑞達黑鳥 打印機為例。打印機噴頭固定在滑塊上，滑塊上有三個滑輪，在與步進電機齒輪配合使 用的同步帶實現(xiàn)X軸和丫軸上的單軌移動。噴頭在一個平面上自由移動，在這 個坐標系噴射出應(yīng)有的像素完成打印?？梢源蛴〕龈す獯蛴C相近的分辨 率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100微米?；瑝K和滑塊上的滑輪同步帶和滑軌滑軌配合帶絲桿步進電機，實現(xiàn) Z軸上的精細移動。從而使固定在滑塊上 的噴頭可以打印出微米級別的厚度層。絲杠步進電機進料口上通過進料電機轉(zhuǎn)動，從而推動絲料進入噴嘴?？刂七M料電機的轉(zhuǎn) 動速度精確控制進料量。保證噴嘴滴墨大小是一致的。進料電機岀料

5、過程溫控風扇和溫度傳感器配合來控制成型部分溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性材料擠噴出噴嘴后與前面一層熔結(jié)在一起。在噴嘴上的溫控風扇插在主板上的溫度傳感器連接線一般3d打印常用的“線料”也就是說我們常見的3d打印機里，打印的材料 從墨汁換成了“熱塑性塑料”，這種塑料一旦加熱就變得軟塌塌的熔融狀態(tài)，但 是一旦冷卻又恢復原樣?，F(xiàn)在最常見的 3d打印材料主要是ABS和PLA，ABS 是個極其常見的合成塑料了，本質(zhì)是 A （丙烯睛）、B （丁二烯）、S （苯乙 烯）。PLA又叫聚乳酸，這東西熔點很低，基本在 185C就可以熔融加工，所 以也是最常見的打印材料。假如把一把塑料（粒料）放在灼熱的噴頭里，不

6、出 兩分鐘就會堵死，所以材料是和毛線一樣的線材。2誤差分析（1）導軌誤差固定噴嘴的滑塊在導軌上進行移動，是滑塊運動的基準，他的各項誤差直 接影響工件的精度。車床床身導軌在水平面內(nèi)有了彎曲之后，在縱向切削過程 中就可能產(chǎn)生鞍形或鼓形加工誤差。如果導軌的水平度不能保證，打印出來的 水平面都會隨著導軌傾斜。在第一次安裝時應(yīng)該對導軌進行檢查，并且在安裝 過程中保持導軌的垂直度，從而減少導軌對加工造成的誤差。（2）絲桿誤差絲桿是橫向?qū)к壍倪\動基準，絲杠的精度保證了導軌垂直上下運動。絲杠彎曲后，絲杠電機轉(zhuǎn)動，絲桿不在按照電機的轉(zhuǎn)動而線性運動，而且還會帶來 水平面上X軸和丫軸的加工誤差。從而影響了工件的加工

7、精度。絲桿誤差和導 軌誤差一樣，在第一次安裝時就應(yīng)該進行排除。（3）支承板誤差支承板為加工工件提供水平支承，支承板的水平度不能保證，隨著噴頭沿 著絲杠上去運動，打印出來的工件地面將會是一個與支承板平行的斜面。仿真 這種誤差，應(yīng)該在打印前檢查支承板的水平度，通過調(diào)整螺母調(diào)整支承板四個 角的高度，從而調(diào)整水平度，并且使得支承板和噴頭校準位置高度有一張A4紙厚度的距離。支承板高度調(diào)整（4）噴嘴出料控制誤差噴嘴出料控制誤差可能是進料電機控制進料量的不均而造成的，也可能是 噴嘴溫度成型部分溫度控制誤差造成的。成型部分的溫度不能及時低于固化溫 度，就不能保證熱熔性材料擠噴出噴嘴后與前面一層熔結(jié)在一起，被噴嘴拖著 為成型的墨滴成絲狀隨著噴嘴運動，不能形成預設(shè)的形狀。溫度過低，使得噴 嘴間歇性堵塞，該出料的地面沒有出來，等溫度上升到熔化溫度時，堵塞的料 一次涌出，打印表面變得坑坑洼洼，高點甚至可能和噴頭發(fā)生摩擦，影響后面 的打印過程，嚴重影響了生產(chǎn)精度。防止進料不足造成的誤差，應(yīng)該定期維護 精料電機和送料機構(gòu)。要減低因為成型部分溫度控制誤差造成的打印誤差，應(yīng) 該盡量維持打印環(huán)境溫度，并且盡量放慢打印速度。（5）同步帶誤差長時間使用使得同步帶老化造成同步帶老化，滑塊在松緊度