眾所周知,3d打印機實現了在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復雜的零部件,極大地提高了生產效率和制造柔性。在3d打印機原理中通過逐層打印的方式來構造物體的技術,把復雜的三維制造轉化為一系列二維制造的疊加。就目前來講,3d打印機在醫學、建筑設計、科學研究、制造、文物保護、附件、食品等領域產生了廣泛的影響。
3d打印機看似復雜,其實也并不是真的復雜,接觸到較多的3d打印機便是桌面級3d打印機,這種打印機基于FDM技術,它的結構組成也是非常簡單的,包括軟件部分、機械部分和電子部分,操作起來也是非常簡單的,那它的結構組成具體是怎樣的呢?
一、軟件部分
簡單來說3d打印機是通過軟件對3d模型分割成無數個層,這個層的厚度基本等于3d打印機的精度,然后生成無數個打印的坐標命令供機械部分執行。
二、機械部分
機械部分是執行打印命令的定位部分,由電機、支架、同步輪、傳送帶等組成的XYZ空間軸,軟件部分生成的打印坐標就由此定位。
1、打印機的框架,不同機器可以用鋁合金(如mendelmax),亞克力或者航空木板找人切割,開源打印機網上都會有對應的cad文檔??蚣艿倪B接件部分需要你自己用三維打印機打印。也有人出售切割好的框架或者打印的塑料件。
2、傳動部分,根據情況可能需要切割給定長度光軸(硬鋼軸,一般用8-12mm直徑的),購買同步帶(用的最多的是GT2,或者S2M)同步輪,絲桿(要求不高可以用螺桿代替),絲桿螺母,步進電機(一般用42電機,國外代號Nema17),聯軸器(鏈接絲桿),根據軸的安裝方式可以選擇直線軸承,或者軸套?;蛘吒M一步用直線導軌。還可能用到少量滾珠軸承。
3、擠出機,除了一般需要打印部分結構元件外,擠出機包括步進電機,冷卻風扇,一個特定的驅動塑料絲的步進電機齒輪(這個沒有金屬加工能力的肯定得買)。加熱端,包括一個加熱塊(用鋁或者銅自己加工,工作溫度200度~270度),電熱管(也有用繞線電阻的,但肯定加熱管功率大),擠出頭和金屬導管。這些金屬的東西自己沒有加工能力都可以買現成的。
4、加熱平臺,模型擠出的平面,因為原料結合和原料熱膨脹系數的緣故,這個平臺需要加溫到100度,可以選擇用印刷電路板,或者硅膠板來加熱,平臺表面可以用單面的萬能印刷電路板(洞洞板)或者硅硼玻璃。
5、輔助零件,包括螺絲,墊片,螺母,彈簧,不同直徑的尼龍管,硅膠管,各種膠帶等等。這些小東西如果自己準備,非常麻煩,有時候差幾個就要去買一趟。為了方便我在家準備了10幾斤不同尺寸的螺絲螺母。。。
6、工具,包括機械的和測量的都得有。
三、電子部分
電子部分可以理解為軟件和機械部分的橋梁,主要對軟件生成的指令和數據緩存,對電機的控制、溫度的控制等等,軟件生成的坐標指令就由電子部分控制機械部分執行,以達到精準打印的目的。
以上內容便是關于桌面級3d打印機的結構組成,當然了并不是所有材料都適用于桌面級3d打印機打印的,就如普通打印機一樣,它對于打印材料也是有一定要求的,那桌面級3d打印機的常用材料是什么呢?
在3d打印材料中,常見的有3d打印機的耗材都有pla、abs、光敏樹脂(液體)、蠟基材料、尼龍粉末、類石膏粉、金屬粉末(包括不銹鋼、鈦合金鐵鎳合金、鈷鉻合金等等)。而桌面級3d打印機是采用熔融沉積技術能在較快時間里打印成形,實現從平面圖到實體模型的創作質變。常常使用的材料有以下幾種:
一、PLA
PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文簡介形式,聚乳酸(PLA)是一種新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物資源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌種發酵制成高純度的乳酸,再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定條件下完全降解,最終生成二氧化碳和水,不會對大自然造成污染,是理想的環保耗材。
特點:安全環??山到?,制作玩具及器材不用擔心安全問題。
硬度:較硬。
溫度特點:60℃以上易變形,170-220℃熔化。
顏色:種類多,有多種顏色、漸變色、絲綢色等。
二、ABS
ABS樹脂是五大合成樹脂之一,其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優良,還具有易加工、制品尺寸穩定、表面光澤性好等特點。ABS耗材打印品一般呈亞光性,表面容易涂裝、著色,還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工,可廣泛應用于機械、汽車、電子電器、建筑等工業領域,是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。采用ABS耗材制作的成品模型,材料堅固,性能更好。
缺點:打印時會釋放出有毒氣體,謹慎使用。
溫度特點:90℃以上變形,220-240℃熔化。
硬度:堅硬。
顏色:多種多樣,同PLA顏色一樣。
三、TPU
TPU名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠。主要分為有聚酯型和聚醚型之分,它硬度范圍寬(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,彈性好,在日用品、體育用品、玩具、腕帶、手機殼等市場領域得到廣泛應用,使用柔性材料TPU,可以制造伸展性特別好的物體,但打印時難度較高,特別是對于遠端送料的3d打印機,較難控制柔性材料的進退,因此在使用TPU耗材時,應選擇近程送料3d打印機,如云圖創智旗下的Sidewinder X1響尾蛇3d打印機及Genius小天才3d打印機。
溫度特點:190-210℃熔化。
硬度:柔軟。
顏色:豐富多種。