文档介绍：熔融沉积快速成型技术
【摘要】熔融沉积成型(Fused Desposition Modeling,FDM)又叫熔丝沉积,它是将丝状的热熔性材料加热熔化,通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头可沿着X轴方向移动,而工作台则沿Y轴方向移动。如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度,而成型部分的温度稍低于固化温度,就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后,随即与前一层面熔结在一起。一个层面沉积完成后,工作台按预定的增量下降一个层的厚度,再继续熔喷沉积,直至完成整个实体造型。
【关键词】熔丝温度沉积

熔融沉积技术是利用热塑性材料的热熔性、粘结性,在计算机控制下层层堆积成型。FDM工作原理如图示,材料先抽成丝状,通过送丝技改送进喷头,在喷头内被特熔化,辔头沿着零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将融化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘接,层层堆积成型。
由于受结构的限制,加热器的功率不可能太大,因此,丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或蜡。丝材熔融沉积的层厚随喷头的运动速度(最高速度为380mm/s)而变化,~。
熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑,为了节省材料成本和提高沉积效率,新型FDM设备采用了双喷头。由供料辊送到喷头的内腔(最大送料速度为10~25mm/s,推荐速度为5~18mm/s)。喷头的前端有电阻丝式加热器,在其作用下,丝材被加热熔融(熔模铸造蜡丝的熔融温度为74℃,机加工蜡丝的熔融温度为96℃,聚烯烃树脂丝为106℃,聚酰胺丝为155℃,ABS塑料丝为270℃),然后通过出口(~,随材料的种类和送料速度而定),涂覆至工作台上,并在冷却后形成界面轮廓。一个喷头用于沉积模型材料,一个喷头用于沉积支撑材料。一般来说,模型材料丝精细而且成本较高,沉积的效率也较低。而支撑材料丝较粗且成本较低,沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程中具有较高的沉积效率和降低模型制作成本以外,还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料,以便于后处理过程中支撑材料的去除,如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。
FDM快速成形的系统组成:(1)硬件系统硬件系统由机械系统和控制系统组成。机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、等单元组成,多采用模块化设计,各个单元相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作,且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y
平面运动和高度Z方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态,材料室用来储存FDM用的材料。控制系统由控制柜与电源柜组成,用来控制喷头的运动以及成形室的温度。(2)软件系统软件系统由几何建模和信息处理组成。几何建模单元是设计人员借助三维软件,如Pro/E,UG等,来完成实体模型的构造,并以STL格式输出模型的几何信息。信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算,数控代码生成和对成形系统的控制。如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话,先由计算机设计出支撑结构并生成支撑,然后对STL格式文件分层切片,最后根据每一层的填充路径,将信息输给成形系统完成模型的成形。(3)供料系统由马达驱动橡胶辊子,从而将丝料送入成形喷头。
FDM快速成形技术的支撑设计支撑的原因: 成形中