感应加热用于3D打印热挤出头的设想
虎哥2015/08/05机械与工具 IP:四川

在第7届年会中,见识了萝卜制造的稳如泰山的3D打印机,见识了溷溷版主的彩色3D打印挤出头,和伙伴们做了探讨。

目前热挤出3D打印机具有最简单的结构,最低的维护成本,最佳的使用体验。但是——具有几乎是最慢的速度。

对于同一打印精度而言,FDM的速度受几方面因素制约。

1、结构强度,加快速度会加快导轨的弹性形变,影响打印精度。
2、结构重量,这与结构强度是关联因素,越重的打印头和导轨,在运行中惯性越大,速度加快以后震动和形变相应增大。
3、加热功率,较高的速度要求较快的送料,这就需要较大的加热功率。较大的加热功率会增加打印头的体积和重量。
4、冷却速度,打印速度加快以后,如果重复堆叠的时候上一层、几层塑料还未进行必要的冷却,则会引起形变。但是冷却速度过快,会影响粘接强度。加大冷却速度需要增加冷却设备的重量,速度加快以后震动和变形也会增大。

改进办法:
1、采用感应加热,使功率集中在熔腔附近,而不是通过铜块传热。相反,熔腔与支撑之间还需要良好的绝热。这种做法可以大大降低耗散功率,从而减少用于对付结构传热的冷却功率,可降低冷却风扇的功率和重量。
2、感应加热的峰值功率可考虑100~200W,平均功率20-50W,允许短期超功率运行。对加热头的温度进行反馈控制,由于感应加热的热惯性小,控制速率可以很快,有利于提高质量。
3、感应加热的方法参考高频感应烙铁。
4、采用压缩气体软管送风,取消打印头上的风扇,并能使冷却气流精确的作用在不同的层面,既减轻重量,又能提高粘接强度。必要时,用一红外温度计对准打印头下方,反馈控制送风压力。
5、送丝电机安装在打印头上会有比较好的效果,但重量大,可采用大扭矩低速步进电机,或加一级减速机构,计算确定最佳的电机形式和功率,从而最大限度减小送丝电机体积与重量。
6、XY机构上的步进电机可考虑用半圆传动杆代替,让电机不占结构重量,减小惯性的影响。
7、其它理论方面的创新冲突,请向溷溷版主咨询。

采用各种措施,将速度提高3倍,基本能达到通用的实用性。
来自:仪器与装备 / 机械与工具
26
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~~空空如也
虎哥 作者
8年9个月前 IP:四川
783711
用丝杠的方案会大幅增加成本,产品的最终售价需控制在1万元数量级才好,我提这些方案的最终售价是市场能接受的,不然用工业SMT设备的方案就可以了。

半圆杆的意思是一个金属传动轴,使用动力的机构可以在上面滑动,目的是避免电机移动,当然也可以不用。

这个帖子的重点是分析理论关系,就像魂溷版主在年会中做的学术报告一样,都是讲原理的。
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虎哥作者
8年9个月前 IP:四川
783819
我只是想说明可以用某些方法让电机固定不动,把电机的动力传递到远处利用,从而减轻运动部件的重量,传动杆只是举个例子而已。实际上很多商品3D打印机采用了各种方法来减轻运动部分的重量,具体方法可以随便畅想。
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虎哥作者
8年9个月前 IP:四川
783921
引用 bg3qai:
引申一下 是不是可以在纯氩的保护下 进行钛合金打印
热挤出打印需要材料具有一定的粘性,塑料具有较好的性能,在熔融状态下仍具有相当好的塑形能力,并且熔融态的塑料能够直接与高弹态的塑料粘接。金属具有确定的熔点,要么是固体,要么是液体,液体金属难以与固体金属良好粘结,且一旦熔化则粘度太低,流动性过强,表面张力太大。所以,用热挤出的方法打印金属,难度较高,类似于用热挤出方法打印石蜡等物质。不过也不是完全不可能,它需要较高的温度,打印材料几乎必须是合金,使熔融态的金属能够稍微的熔化固态金属,又不至于流动性太强,具体可参考焊接工艺方面的理论。总的来说热挤出打印金属难度很大,需要继续研究。
一般对金属的打印采用激光烧结或者等离子弧烧结,目前对钛的打印强度高于铸件,低于锻件,具有一定的实用性。
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