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一些影响FDM 3D打印效果的问题:


1. 线径

3D打印耗材直径不一致会引起严重的打印问题。比如打印头里面的挤压机故障,如果3D打印耗材突然变得太细,这将导致齿轮没法压紧耗材,无法送料。3D耗材直径减少的另一个影响是使热端发生热量回流,另3D耗材膨胀,堵塞在喉管里,造成无法送料。

另一种极端是当你的3D耗材直径突然变得太大,而挤压机电机不够强大,无法将其继续推入,或者堵塞在喉管里。直径增加的另一个影响是挤压机的齿轮会撕裂塑料的表面,没有留下任何东西可以抓住挤压机并使挤压机停止工作。

一般来说,整个行业的黄金标准是0.05毫米。我们与许多合作伙伴进行了广泛的合作,我们发现很难在整个线轴长度上保持一致。当你购买一卷新的3D耗材时,你可以使用千分尺在几个地方测量直径,并确保它符合公差要求。

2. 椭圆度

当与挤出机轮接触时,由于挤出机轮夹紧塑料,耗材始终会受到一定的挤压。这实际上会减少灯丝的圆度,但在整个线轴上也是一致的,所以不会真正影响打印质量。

也就是说,耗材圆度在整个线轴长度上的一致性仍然很重要。这是因为3D耗材突然失去了完美的圆形,变成椭圆形,就像增加或减少3D耗材直径一样,会导致挤压失效,影响打印质量。

3.打结

3D耗材在高速收卷时由于排线架的运动无法保证平顺一致地移动,再加上线材直径和椭圆度的影响,最终造成耗材在收卷排线时产生错层叠放,在收卷到下一层时就容易产生打结的问题。3D耗材在使用中如果遇到打结的情况,那将会另打印终止,如果你的打印机没有断电续打功能,那将会是灾难性的。

以上两点:线径和椭圆度,确实是一直困扰3D打印使用者的主要问题,当然了,还有一些其它问题,比如韧性,易脆易断,粘结强度,打印细腻度,拉丝,翘曲等等。但我们这里只讨论生产设备能改善的问题,那就是以上两点。

3D打印耗材生产线由供料系统、挤出机、模具、冷却水槽、吹干装置、测径仪、牵引、储料架、收卷单元等组成,整线长度大概在9-11米之间(不同厂家的设计各有不同),而正常生产时,线速度一般在80-110/分钟。在这么一个长度及速度下,要保证耗材线径和椭圆度达到较高要求,这是一个巨大的挑战,必须把整条线众多的开环系统尽量做成相对独立而又有联系的闭环控制状态。

使用我司生产的高精度3D打印耗材生产线,可生产出线径误差在±0.02mm,椭圆度控制良好,收卷整齐的高品质3D打印耗材。主要通过以下技术实现:

1. 稳定的挤出

为实现精准的线径,首要前提就是保证挤出的稳定性,这里面涉及到的有螺杆结构设计的合理性,使喂料平顺,塑化良好,熔体输送稳定;其次是平稳的挤出,所以驱动单元的好坏就非常关键;还有就是温度控制的一致性,熔体温度的一致性也是影响熔体输送波动的因素之一;最后就是运算能力出色的控制系统,整个挤出系统要控制的变量有螺杆转速的快慢、温度的高低,和熔体压力的大小,先进的PLC过程控制系统可以出色地控制各个变量,实现挤出可控。

2. 可控恒定的冷却温度

由于受重力影响,树脂熔体在出来模具后容易受重力影响而往下垂,容易使线材出现椭圆的现象。我们在与耗材生产厂商一起合作的过程中发现,用于冷却定型的水槽温度是影响线材椭圆度的关键因素。因此,我们改进了冷却水槽的结构,出入水方式,温控方式,温度控制系统等,力求让每一段水槽的温度都是可控恒定的。而水槽温度也是影响耗材线径的关键因素之一。

3. 高精度的收卷排线机构

为攻克3D打印耗材收卷不整齐,容易打结的问题,我们进行了长期的研发与试验,现终于可实现在线的整齐收卷的3D打印耗材生产线。这里面最重要的是高精度的收卷排线机构,确保每一根耗材都能在既定轨迹内紧贴线盘与耗材。

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