從“網(wǎng)紅月球燈”看3D打印中的FDM技術(shù)

山東積成中物智能裝備有限公司     陳現(xiàn)倫

中秋節(jié)期間，我們3D打印中心制作了磁懸浮月球燈和遙控月球燈，月球燈體采用3D打印技術(shù)中的FDM技術(shù)制成，所用材料為PLA環(huán)?？山到獠牧?/span>，深受客戶的歡迎。

接下來就讓我們一起來了解以下制作月球燈的FDM技術(shù)。

1、FDM技術(shù)簡(jiǎn)介

FDM技術(shù)是一種加工成本低、成型速度快的3D打印技術(shù)，成型基材為低熔點(diǎn)絲狀材料,常用材料有PLA、ABS、PC、尼龍等，材料特性如表1所示。

FDM 系統(tǒng)主要包括噴頭、送絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)等幾個(gè)部分。噴頭將材料加熱熔化, 然后沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)同時(shí)擠出材料, 與前一層粘結(jié)并在迅速固化, 如此層層堆積即可得到實(shí)體零件。FDM工藝在制造懸臂件時(shí)需要添加支撐，支撐可以用同一種材料建造, 只需要一個(gè)噴頭, 現(xiàn)在一般都采用雙噴頭獨(dú)立加熱, 一個(gè)用來噴模型材料制造零件, 另一個(gè)用來噴支撐材料做支撐, 兩種材料的特性不同, 制作完畢后去除支撐相當(dāng)容易。FDM工藝原理如圖3所示。

2、FDM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，FDM技術(shù)除了可制作作為節(jié)日禮品的月球燈外，還可用于制作殼體、模型、工藝品和工作輔助用具等，給我們的工作和生活帶來極大的便利，下面來舉例介紹一下我們3D打印中心采用FDM技術(shù)制作的一些產(chǎn)品。

（1）殼體

如圖4所示為FDM機(jī)正在打印中的負(fù)離子發(fā)生器的殼體部件，我們通過FDM技術(shù)以較低的成本快速制作出此殼體部件用來做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（2）模型

圖5所示為采用FDM技術(shù)打印的水泵模型，可以輔助老師授課，使老師的授課更加生動(dòng)形象。圖6所示為采用FDM技術(shù)打印的股骨頭模型，醫(yī)生們可以根據(jù)骨骼模型來做術(shù)前規(guī)劃，在醫(yī)療領(lǐng)域，部分截骨手術(shù)所需要的導(dǎo)板也可采用FDM技術(shù)制作。

（3）工藝品

圖7、圖8、圖9所示為采用FDM技術(shù)打印的工藝品。指尖積木和小魚模型均是整體打印出來的，是可動(dòng)的，可以拿在手中把玩，人物雕像可以作為展示品供人觀賞。

（4）工作輔助用具

圖10所示為采用FDM技術(shù)打印的絲材放線架，我們?cè)谶M(jìn)行FDM打印工作時(shí)，由于打印機(jī)自帶的放線架卷軸與某些絲材盤具內(nèi)孔不匹配，因而我們采用FDM技術(shù)制作了這種放線架來為打印機(jī)提供絲材。圖11所示為采用FDM技術(shù)打印的吸塵專用喇叭口。我們3D打印中心工作人員在打磨工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，若不慎吸入會(huì)對(duì)身體有害，因而我們需要一種喇叭口部件安裝在吸塵器上及時(shí)抽取揚(yáng)塵，由于在商場(chǎng)無法買到這種特定規(guī)格的喇叭口部件，因此我們采用FDM技術(shù)制作出一種方口尺寸250X200mm、圓口內(nèi)徑35mm、總高度200mm的喇叭口部件。

FDM技術(shù)除了應(yīng)用于制作節(jié)日禮品、工藝品、教學(xué)用具等物品之外，我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫囊恍┬〔考部梢酝ㄟ^FDM技術(shù)制作，如手機(jī)支架、牙刷架、以及一些兒童玩具都可以通過FDM技術(shù)制作出來。

3、其他產(chǎn)品

以上介紹了我們3D打印中心采用FDM技術(shù)制作的部分產(chǎn)品，另外我們還可以制作光敏樹脂件和金屬件，下面來簡(jiǎn)單介紹一下。

圖12所示為采用SLA技術(shù)以光敏樹脂為基材打印的機(jī)殼，用來驗(yàn)證一些理論數(shù)據(jù)，這種結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)制造技術(shù)難以加工出來，若開模加工就會(huì)產(chǎn)生較大的費(fèi)用，采用SLA技術(shù)制作既省時(shí)，而且成本較低。根據(jù)不同需求，類似的機(jī)殼結(jié)構(gòu)采用FDM技術(shù)和SLM技術(shù)也可以制作出來。

圖13-15所示為采用SLM技術(shù)以316L不銹鋼為基材打印的航空專用的支架、模具專用的澆口套以及發(fā)動(dòng)機(jī)專用的燃燒室，可以直接投入實(shí)際應(yīng)用，SLM技術(shù)精確地制作出了其中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)制造技術(shù)是難以加工出來的。

4、結(jié)語

目前3D打印技術(shù)越來越貼近我們的生活，各行各業(yè)的工程技術(shù)人員在做一些創(chuàng)新研究時(shí)會(huì)需要一些實(shí)體部件來驗(yàn)證自己的理論，尤其是帶有不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)（比如較多曲面結(jié)構(gòu)）的實(shí)體部件通過傳統(tǒng)制造技術(shù)難以加工出來，而采用3D打印技術(shù)可以快速的制作出來，這種技術(shù)對(duì)我們創(chuàng)新研究有著巨大的推動(dòng)作用，因而我們都需要了解3D打印技術(shù)。

以后若有新的打印案例，我們會(huì)及時(shí)與各位朋友分享，各位朋友若有3D打印產(chǎn)品的需要，歡迎隨時(shí)聯(lián)系我們！