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采用FDM成型技術的桌面級3D打印機

來源:杰呈3D打印 發布時間:2020/7/6 17:45:03 瀏覽次數:51
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3D打印技術(3D Printing),是現代制造業領域正在迅速發展的一項新興技術,也是第三次工業革命的重要標志,應用前景廣闊,成為先進制造技術領域的研究熱點。3D打印技術又稱增材制造技術,與基于“減材制造”技術的傳統機加工工藝不同,它基于離散、堆積原理,利用計算機將產品的3D模型離散處理后,3D打印設備按照離散的薄層數據將熔融的打印材料逐層堆積成實體零件。3D打印技術作為想法與現實連接的橋梁,能夠成型出傳統加工方法難以加工的復雜結構,具有成形速度快、材料利用率高、數字化程度高、成本低等特點,與傳統機加工相比,可有效的簡化生產工序,縮短產品的制造周期。3D打印技術以其高性能的成型材料和多樣的工藝方法被廣泛應用,目前,3D打印技術己被應用在汽車制造、航空航天、生物醫學、建筑藝術以及教育等領域,取得了顯著的研究成果并帶來巨大的經濟效益。


隨著3D打印技術應用領域的不斷擴大,3D打印設備也朝著多元化的方向發展。目前國內外市場上的3D打印設備主要分為工業級與桌面級兩大類,工業級打印設備的打印精度高,技術含量高,應用范圍廣,相應地設備成本也較高;相對來說,桌面級打印設備的打印效率較低,但設備成本較低,操作簡單,滿足普遍大眾市場需求,而且多采用發展相當成熟的FDM (熔融沉積),SLA (光固化立體成形)成型方法。因此,國內外大部分企業以生產銷售桌面級打印機為主,如3D Systems公司推出的Cube系列、太爾時代推出的UP系列等,一直是消費級3D打印市場的領頭羊。


商用的3D打印設備主要采用解耦式的串聯構型與并聯式的Delta構型,這類設備以單向分層的方式進行打印,一次成型一個產品。在實際應用中,與串聯構型3D打印機相比,并聯式3D打印機的打印速度、精度更高,穩定性更強。單向分層的打印模式也存在一些缺陷,當成型復雜斜面曲面或二次加工時,易造成產品表面出現臺階、力學性能降低以及打印頭與工件干涉等問題,為解決此類問題,人們提出多向3D打印技術。實現多向3D打印的方法主要有兩種,一種是增加打印平臺自由度,一種是增加打印頭的自由度,如Stewart構型的多向3D打印機,打印頭具有六個自由度,多向打印有效的解決了單向打印產生的問題,顯著改善了產品的力學性能。但是Stewart構型屬于傳統的六自由度并聯機構,傳統的并聯機構由于其本身的結構特點,普遍存在轉動工作空間小的問題,所以大部分的多自由度并聯機器人的市場化程度較低。


基于以上背景,以大轉動工作空間的并聯機構為基本構型,提出一種多輸出多向3D打印機,這種打印機屬于采用FDM成型技術的桌面級3D打印機,不僅可以利用一套驅動控制系統控制兩個輸出機構,一次同時打印兩個相同的產品,還能實現多向打印,對于豐富桌面級的3D打印設備構型與提高3D打印的精度、速度、效率以及降低成本方面,具有重要的研究價值。




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