FDM3D打印線材資料講解

資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除資料收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除wordword可編輯FDM成型技術(shù)的線材有很多，例如：ABS、PLA、尼龍、木質(zhì)，甚至食物。隨著時(shí)間的3D3D打印機(jī)生產(chǎn)廠家推出的線材更加適用于該廠家生產(chǎn)的3D1.75mm、3.0mm兩種規(guī)格。一、3D打印材料分類按材料的物理狀態(tài)分類可以分為液體材料、薄片材料、粉末材料、絲狀材料等。按材料的化學(xué)性能分類及其復(fù)合材料等。按材料成型方法分類按成型方法的不同可以分為：SLA材料、LOM材料、SLS材料、FDM材料等。液態(tài)材料：SLA，光敏樹脂固態(tài)粉末：SLS非金屬〔蠟粉，塑料粉，覆膜陶瓷粉，覆膜砂等〕金屬粉〔覆膜金屬粉〕固態(tài)片材：LOM紙，塑料，陶瓷箔，金屬鉑+粘結(jié)劑固態(tài)絲材：FDM蠟絲，ABS絲等二、3D打印材料根本性能3D打印對(duì)材料性能的一般要求：有利于快速、準(zhǔn)確地加工原型零件；的要求；應(yīng)當(dāng)有利于后續(xù)處理工藝。不同應(yīng)用目標(biāo)對(duì)材料性能的要求：3D打印的四個(gè)應(yīng)用目標(biāo)：概念型、測試型、模具型、功能零件，對(duì)成型材料的要求也不同。概念型對(duì)材料成型精度和物理化學(xué)特性要求不高要求較低的臨界曝光功率、較大的穿透深度和較低的粘度。測試型對(duì)于成型后的強(qiáng)度、剛度、耐溫性、抗蝕性能等有確定要求，以滿足測試要求。假設(shè)用于裝配測試，則要求成型件有確定的精度要求。求材料易于去除，燒蝕后殘留少、灰分少。功能零件則要求材料具有較好的力學(xué)和化學(xué)性能。三，3D打印光固化成型材料1、3D打印光固化材料的應(yīng)用制作各種樹脂樣品或功能件，用作構(gòu)造驗(yàn)證和功能測試；制作精細(xì)零件；制作有透亮效果的制件；快速模具的母模，翻制各種快速模具；代替熔模周密鑄造中的消逝模用來生產(chǎn)金屬零件。2、光固化成形樹脂需具備的特性粘度低，利于成型樹脂較快流平，便于快速成型。固化收縮小，固化收縮導(dǎo)致零件變形、翹曲、開裂等，影響成型零件的精度，低收縮性樹脂有利于成型出高精度零件。濕態(tài)強(qiáng)度高，較高的濕態(tài)強(qiáng)度可以保證后固化過程不產(chǎn)生變形、膨脹及層間剝離。溶漲小，濕態(tài)成型件在液態(tài)樹脂中的溶漲造成零件尺寸偏大；雜質(zhì)少，固化過程中沒有氣味，毒性小，有利于操作環(huán)境。3、光固化成形樹脂的組成及固化機(jī)理應(yīng)用于SLA技術(shù)的光敏樹脂，通常由兩局部組成，即光引發(fā)劑和樹脂，其中樹脂由預(yù)聚物、稀釋劑及少量助劑組成。當(dāng)光敏樹脂中的光引發(fā)劑被光源(特定波長的紫外光或激光)照耀吸取能量時(shí)，成高分子固化物。4、SLA樹脂的收縮變形樹脂在固化過程中都會(huì)發(fā)生收縮，通常線收縮率約為3%。從高分子化學(xué)角度生很大變化，因此，固化過程中的收縮是必定的。而固體態(tài)的聚合物，其構(gòu)造單元之間處于共價(jià)鍵距離，共價(jià)鍵距離遠(yuǎn)小于范德華力的距離，所以液態(tài)預(yù)聚物固化變成固態(tài)聚合物時(shí)，必定會(huì)導(dǎo)致零件的體積收縮。5、SLA的后固化盡管樹脂在激光掃描過程中已經(jīng)發(fā)生聚合反響，但只是完成局部聚合作用，零〔固化引起的變形〕，零件的局部強(qiáng)度也是在后固化過程中獲得的，因此，后固化處理對(duì)完脂發(fā)生聚合反響，體積收縮產(chǎn)生均勻或不均勻形變。力和約束，以及從加工溫度(一般高于室溫)冷卻到室溫引起的溫度應(yīng)力，這些因素都會(huì)產(chǎn)生后固化變形。但已經(jīng)固化局部對(duì)后固化變形有約束作用，減緩了后固化變形。零件在后固化過程中也要產(chǎn)生變形，試驗(yàn)測得零件后固化收縮占總收縮量的30%~40%。6、SLA材料的進(jìn)展SLA復(fù)合材料SLA光固化樹脂中參與納米陶瓷粉末、短纖維等，可轉(zhuǎn)變材料強(qiáng)度、耐熱性能等，轉(zhuǎn)變其用途，目前已經(jīng)有可直接用作工具的光固化樹脂；SLA作為載體SLA光固化零件作為殼體，其中填加功能性材料，如生物活性物質(zhì)，高溫下，SLA燒蝕，制造功能零件。其它特別性能零件，如橡膠彈性材料。四、3D打印粉末燒結(jié)成型材料〔固性粘結(jié)劑的粉末材SLS材料。但要真正適合SLS燒結(jié)，要求粉末材料有良好的熱塑〔固〕性，確定的導(dǎo)熱性，粉末經(jīng)激光燒結(jié)后要有確定的粘結(jié)強(qiáng)度而且SLS材料還應(yīng)有較窄的“軟化-固化”溫度范圍，該溫度范圍較大時(shí)，制件的精度會(huì)受影響。大體來講，3D打印激光燒結(jié)成型工藝對(duì)成型材料的根本要求是：具有良好的燒結(jié)性能，無需特別工藝即可快速準(zhǔn)確地成型原型；對(duì)于直接用作功能零件或模具的原型，機(jī)械性能和物理性能〔強(qiáng)度、剛性、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性及加工性能〕要滿足使用要求；要好。1、蠟粉用途：燒結(jié)制作蠟型，周密鑄造金屬零件。傳統(tǒng)的熔模精鑄用蠟〔烷烴蠟、脂肪酸蠟等，其熔點(diǎn)較低，在0時(shí)間短，燒熔后沒有殘留物，對(duì)熔模鑄造的適應(yīng)性好，且本錢低廉。但存在以下缺點(diǎn)：對(duì)溫度敏感，燒結(jié)時(shí)熔融流淌性大，使成型不易把握；成型精度差，蠟?zāi)３叽缯`差為±0.25mm；蠟?zāi)?qiáng)度較低，難以滿足具有精細(xì)、簡潔構(gòu)造鑄件的要求；粉末的制備格外困難。2、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯、工程塑料(ABS)特點(diǎn)：聚苯乙烯(PS)屬于熱塑性樹脂，熔融溫度100℃，受熱后可熔化、粘結(jié)，冷卻后可以固化成型，而且該材料吸濕率很小，僅為0.05%，收縮率也較小，其粉料經(jīng)過改性后，即可作為激光燒結(jié)成型用材料。用途：燒結(jié)成型件經(jīng)不同的后處理工藝具有以下功能：第一，結(jié)合浸樹脂工藝，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，可作為原型件及功能零件。其次、經(jīng)浸蠟后處理，可作為精鑄蠟?zāi)Ｊ褂?，通過熔模周密鑄造，生產(chǎn)金屬鑄件。3、尼龍粉末〔PA〕用途：粉末粒徑小，制作模型精度高，用于CAD數(shù)據(jù)驗(yàn)證；由于具有足夠的強(qiáng)度可以進(jìn)展功能驗(yàn)證。特點(diǎn)：燒結(jié)溫度—粉末熔融溫度180℃；燒結(jié)制件不需要特別的后處理，即可以具有49MPa的抗拉伸強(qiáng)度。其它：尼龍粉末燒結(jié)快速成型過程中，需要較高的預(yù)熱溫度，需要保護(hù)氣氛，設(shè)備性能要求高。4、覆膜砂粉末、覆膜陶瓷粉末材料覆膜砂 與鑄造用覆膜砂類似，承受熱固性樹脂，如酚醛樹脂包覆鋯(ZrO2)、石英砂(SiO2)的方法制得。利用激光燒結(jié)方法，制得的原型可以直接當(dāng)作鑄造用砂型〔芯〕來制造金屬鑄件其中鋯砂具有更好的鑄造性能尤其適合于具有簡潔外形的有色合金鑄件，如鎂、鋁等合金的鑄造。材料成分：包覆酚醛樹脂的石英砂或鋯砂，粒度160目以上；應(yīng)用：用于制造砂型鑄造的石英或鋯型〔芯；其適合用于傳統(tǒng)制造技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的金屬鑄件。覆膜陶瓷粉與覆膜砂的制作過程類似，被包覆陶瓷粉可以是Al2O3、ZrO2SiC等，型殼，進(jìn)而澆注金屬零件。99.9%，可用于含油軸承等耐磨、耐熱陶瓷零件。5、金屬粉末SLS制造金屬功能件的方法有間接法和直接法，其中間接法速度較快，精度較高，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛。間接燒結(jié)成型：間接燒結(jié)成型的原理。用高分子聚合物作為粘結(jié)劑。由于聚合物軟化溫度較低，粉末材料以某種形式混在一起，在用SLS成型時(shí)，激光加熱使聚合物成為熔融態(tài)，流入金屬粉粒間，將金屬粉末粘結(jié)在一起而成型。在成型的坯件(greenpart)中，既有金屬成分，又有聚合物成分。坯件還需要進(jìn)展熱降解、二次燒結(jié)和滲金屬后處理，才能成為純金屬件。料。PC(nylon)材料。這兩種熱塑性聚合物都可以用來作SLS材料中的粘結(jié)劑。由于無定型材料和結(jié)晶型材料各有不同的熱特性，因此也打算了SLS工藝參數(shù)的不同。聚合物在成型材料中主要以兩種形式存在，一種是聚合物粉末與金屬粉末的機(jī)械混合種，如可將熱塑性材料制成溶液，稀釋后與粉末混合，攪拌，然后枯燥；還可將聚合物加熱熔化，以霧狀噴出，覆在粉粒外表。在聚合物和金屬粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)一樣的狀況下材料。目前，應(yīng)用最多的成型材料主要是覆層金屬粉末。間接法燒結(jié)成型工藝激光燒結(jié)。工藝參數(shù)：激光功率、掃描速度、掃描間距、粉末預(yù)熱溫度。后處理工藝。成型坯件必需進(jìn)展后處理才能成為密實(shí)的金屬功能件。后處理一般有三步：降解聚合物、二次燒結(jié)和滲金屬。這三個(gè)階段可以在同一個(gè)加熱爐中進(jìn)展，保護(hù)氣氛為30%的氫氣，70%的氮?dú)?。降解聚合?/p>

降解加熱在兩個(gè)不同溫度的保溫階段完成，先將坯件加熱到350℃，保溫5h，然后再升溫到450℃，保溫4h。在這兩個(gè)溫度段，聚合物都發(fā)生分解，其產(chǎn)物是多種氣體，通過加熱爐上的抽風(fēng)系統(tǒng)將其去除。通過降解，98%以上的聚合物被去除。二次燒結(jié)當(dāng)聚合物大局部被降解后，金屬粉粒間只靠剩余的一點(diǎn)聚合物和金屬粉末間的摩擦力來保持，這個(gè)力是很小的。要保持外形，必需在金屬粉粒間建立的聯(lián)系，這就是將坯件加熱到更高溫度，通過集中來建立聯(lián)結(jié)。加熱溫度依據(jù)材料確定，對(duì)RapidSteel11010008h。滲金屬二次燒結(jié)后的成型件是多孔體，強(qiáng)度也不高，提高強(qiáng)度的方法就是滲金屬。熔點(diǎn)較低的金屬熔化后，在毛細(xì)力或重力的作用下，通過成型件內(nèi)相互連通的孔洞，填滿成型件內(nèi)的全部空隙，使成型件成為密實(shí)的金屬件。滲金屬在可控氣氛或真空中進(jìn)展。入，滲入速度快，時(shí)間短。間接燒結(jié)快速成型零件工藝特點(diǎn)用SLS解和二次燒結(jié)過程之中存在體積的收縮，補(bǔ)償?shù)淖饔糜邢?；還有后處理時(shí)間比較長。取消降解和二次燒結(jié)過程，使坯件不通過加熱，這樣的成型件具有高的精度，制造周期短，本錢低，可滿足使用壽命短的模具要求。直接燒結(jié)成型處理階段。但必需有較大功率的激光器，以保證直接燒結(jié)過程中金屬粉末的直接熔化。因而，直接燒結(jié)中激光參數(shù)的選擇，被燒結(jié)金屬粉末材料的熔凝過程把握是燒熔池尺寸也就越大，粉末燒結(jié)固化后易生成凸凹不平的燒結(jié)層面，激光功率高到確定程度，區(qū)內(nèi)會(huì)聚、膨脹、爆破，形成猛烈的燒結(jié)飛濺現(xiàn)象，帶走熔池內(nèi)及周邊大量金屬，形成不連細(xì)、均勻全都的微觀組織。同時(shí)，光斑越細(xì)，越簡潔得到精度較好的三維空間構(gòu)造，但是光現(xiàn)象。掃描間隔是選擇性激光燒結(jié)工藝的又一個(gè)重要影響因素?zé)Y(jié)線間、層面間有適當(dāng)重疊。五、3D打印熔融沉積材料FDM材料可以是絲狀熱塑性材料，常用的有蠟、塑料、尼龍絲等。首先，F(xiàn)DM材料要有良好的成絲性；其次，由于FDM過程中絲材要經(jīng)受“固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，故要求FDM在相變過程中有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，且FDM材料要有較小的收縮性。對(duì)于氣壓式FDM設(shè)備，材料可以不要求是絲狀，可以是多種成分的復(fù)合材料。1、ABS塑料絲適用于料絲自加壓式送絲噴頭構(gòu)造和螺旋擠壓式送絲噴頭。2、熔融材料各種可以熔融材料，如蠟、塑料等，適用于加壓溶化罐。熔融擠壓噴頭工作原理如：將所使用熱塑性成型材料裝入熔化罐中，利用熔化罐外壁的加熱圈對(duì)其加熱熔化上迫使材料從下方噴嘴擠出。FDM系統(tǒng)價(jià)格和技術(shù)本錢低，體積小，無污染，能直接做出ABS制件，但生產(chǎn)效率低，精度不高，最終輪廓外形受到限制。F