3D打印技術(shù)課件 第四章 3D打印設(shè)備及維護(hù)

第四章3D打印設(shè)備及維護(hù)1PARTONE第一節(jié)熔融沉積制造設(shè)備及維護(hù)2熔融沉積制造(FusedDepositionModeling,FDM)也稱(chēng)熔融擠出成型。FDM是將各種絲材加熱融化使其堆積成型的一種加工工藝。所使用的材料一般是熱塑性材料，如PLA、ABS、尼龍等，以絲狀供料。（a）為FDM工藝制作的模型，（b）為FDM工藝制作的模型。a)花籃b)齒輪34熔融沉積制造工藝具有與傳統(tǒng)制作工藝不同的特點(diǎn)：1）可以制造出采用傳統(tǒng)方法制造不出來(lái)的、非常復(fù)雜的制件，不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具、機(jī)床或任何模具，就能直接把計(jì)算機(jī)的任何形狀的三維CAD圖形生成實(shí)物產(chǎn)品；2）它可以自動(dòng)、快速、直接和比較精確地將計(jì)算機(jī)中的三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)物模型，從而有效地縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期；3）成本高、工時(shí)長(zhǎng)；4）需要設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)；5）打印材料受到限制；6）精度和質(zhì)量問(wèn)題；5一、FDM設(shè)備結(jié)構(gòu)本小節(jié)以F3CL型打印機(jī)為例介紹桌面3D打印機(jī)1.打印平臺(tái)打印平臺(tái)是模型的成型空間，打印過(guò)程中絲狀材料將在打印平臺(tái)上逐層堆積成型。2.SD卡接口SD卡接口用于傳遞打印數(shù)據(jù)，打印機(jī)通過(guò)讀取SD卡中的模型數(shù)據(jù)文件進(jìn)行打印。SD卡與USB接口位于打印機(jī)的側(cè)面。63.USB接口打印機(jī)通過(guò)USB數(shù)據(jù)線(xiàn)與電腦連接，用于升級(jí)打印機(jī)固件。4.絲料盤(pán)軸架安裝在打印機(jī)后面，用于掛住PLA絲盤(pán)。絲料盤(pán)軸架位于打印機(jī)的后側(cè)面。5.打印托盤(pán)打印托盤(pán)是打印平臺(tái)的支撐，托盤(pán)上安裝有調(diào)節(jié)水平螺絲。76.進(jìn)料導(dǎo)管進(jìn)料導(dǎo)管是一段引導(dǎo)打印絲材從送絲機(jī)進(jìn)入打印機(jī)頭噴嘴的塑料管。7.送絲機(jī)送絲機(jī)是材料的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，用于將熔融的絲狀材料經(jīng)過(guò)噴頭擠出。88.打印噴頭打印噴頭是材料的輸出機(jī)構(gòu)，用于將絲狀材料加熱至融化，在送絲機(jī)的作用下擠出熔融狀的材料。9.控制界面控制界面用于操作打印機(jī)的使用，控制界面包括LCD液晶面板和控制旋鈕。控制旋鈕可以進(jìn)行兩種方式的操作：一種是左右旋轉(zhuǎn)進(jìn)行選擇操作；另一種是按壓點(diǎn)擊進(jìn)行確認(rèn)操作。93.打印機(jī)開(kāi)機(jī)打印機(jī)連接220V交流電源，開(kāi)啟設(shè)備背面電源開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后打印機(jī)LED液晶面板顯示待機(jī)狀態(tài)界面。

4.安裝SD卡取出隨機(jī)攜帶的SD卡，將其插入打印機(jī)左側(cè)的SD卡接口中，確保SD卡中已經(jīng)導(dǎo)入完成切片的需要打印的模型數(shù)據(jù)文件。

105.預(yù)熱打印噴頭和平臺(tái)按壓打印機(jī)控制旋鈕，打開(kāi)系統(tǒng)菜單，LCD液晶顯示面板顯示如圖。

6.自動(dòng)送絲當(dāng)打印機(jī)噴頭溫度高于180度時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)送絲操作。點(diǎn)擊控制旋鈕，打開(kāi)系統(tǒng)菜單，選擇MotionAutoEAutoFeed選項(xiàng)，打印機(jī)將進(jìn)行自動(dòng)送絲操作。

11送絲過(guò)程中在LCD液晶面板上將會(huì)顯如圖所示信息，表示自動(dòng)送絲正在進(jìn)行，自動(dòng)送絲過(guò)程大約需要1分鐘，需要耐心等待。

待送絲機(jī)自動(dòng)將絲料送至打印噴頭，并且從噴頭擠出一小段融化的材料，說(shuō)明自動(dòng)送絲過(guò)程結(jié)束。送絲完成以后，需要用工具箱中所備鑷子將打印噴嘴處多余的絲狀材料清理干凈。在整個(gè)自動(dòng)送絲過(guò)程中禁止用手觸碰打印噴頭或者熔融未冷卻的絲料。127.打印模型文件點(diǎn)擊控制旋鈕，打開(kāi)系統(tǒng)菜單，選擇CardMenuSD_Card_Holder.pcode，啟動(dòng)示例模型打印。LCD液晶顯示操作如下圖。

138.打印完成模型打印完成后，將打印平臺(tái)兩側(cè)的四個(gè)玻璃鎖緊螺絲擰下，取下打印平臺(tái)玻璃。待模型完全冷卻后，用鏟刀將模型從平臺(tái)玻璃上取下即可。9.其他操作1）自動(dòng)退絲①預(yù)熱打印噴頭和平臺(tái)②啟動(dòng)自動(dòng)退絲③取出耗材2）手動(dòng)擠絲①預(yù)熱打印噴頭②手動(dòng)控制擠出143）調(diào)節(jié)打印平臺(tái)步驟1：平臺(tái)歸零打開(kāi)系統(tǒng)菜單，點(diǎn)擊Motion，選擇AutoHome選項(xiàng)，系統(tǒng)即可完成歸零操作。

步驟2：打印噴頭位于圖中所示平臺(tái)頂角的位置。

15步驟3：按照頂視逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)打印平臺(tái)調(diào)整旋鈕1，直至打印噴頭與平臺(tái)不再接觸。

圖4.20打印平臺(tái)調(diào)整旋鈕操作步驟4：按照頂視順時(shí)針?lè)较蛭?dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)調(diào)節(jié)旋鈕1，同時(shí)觀察平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)平臺(tái)剛好接觸到打印噴頭的瞬間，停止調(diào)整。步驟5：釋放電機(jī)，打開(kāi)系統(tǒng)菜單，點(diǎn)擊點(diǎn)擊Motion，選擇DisableSteppers選項(xiàng)，釋放電機(jī)。步驟6：此時(shí)可以手動(dòng)拖動(dòng)十字軸中心滑塊，依次將噴頭移動(dòng)至平臺(tái)的頂角位置2,3,4處。16步驟7：在每個(gè)頂角位置，重復(fù)步驟【3】~步驟【4】，直至噴頭的每個(gè)位置都剛好與平臺(tái)接觸但又不壓緊。步驟8：以上為靜態(tài)調(diào)整過(guò)程。如果在打印第一層時(shí)，平臺(tái)距離仍然存在誤差，可以根據(jù)實(shí)際誤差情況微調(diào)4個(gè)旋鈕，直至使模型第一層達(dá)到較理想的成型狀態(tài)。4）暫停打印在打印機(jī)正常打印過(guò)程中需要暫停打印時(shí)，點(diǎn)擊“PausePrint”，可暫停打印，打印機(jī)將在完成緩沖的命令后，快速回抽材料并將噴頭移動(dòng)至零點(diǎn)附近。

175）恢復(fù)打印在打印機(jī)暫停打印的狀態(tài)下，點(diǎn)擊“ResumePrint”可恢復(fù)打印。當(dāng)打印機(jī)由于溫度、機(jī)械等故障自動(dòng)暫停時(shí)，在排除相應(yīng)的故障后再進(jìn)行恢復(fù)打印操作。6）停止打印打印過(guò)程中點(diǎn)擊“StopPrint”可停止打印，打印機(jī)將自動(dòng)歸零，釋放電機(jī)。1810.Pango軟件中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置19打開(kāi)Pango軟件操作主界面，點(diǎn)擊“參數(shù)”，選擇“設(shè)置”選項(xiàng)（或快捷鍵Ctrl+F），對(duì)打印模型過(guò)程中所涉及到的關(guān)鍵參數(shù)逐一進(jìn)行設(shè)置操作。

1）層高層高影響模型產(chǎn)品縱向的細(xì)膩程度，層厚越小模型表面就越光滑，但是模型的打印時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)。2）打印速度打印速度影響模型的成型時(shí)間，隨著打印速度的增加，模型表面質(zhì)量將隨之降低，一般根據(jù)實(shí)際需要，在成型時(shí)間與模型打印質(zhì)量之間取舍。203）打印線(xiàn)寬打印線(xiàn)寬由打印機(jī)的噴嘴尺寸所決定，打印線(xiàn)寬影響模型表面的細(xì)膩程度，線(xiàn)寬越小，模型表面越平滑，但是魔性的打印時(shí)間就越長(zhǎng)。4）材料直徑材料的實(shí)際直徑與切片時(shí)的設(shè)置參數(shù)越接近，模型的成型量也就越準(zhǔn)確，所成型的模型的形狀精度和尺寸精度也就越高。如果材料的實(shí)際直徑偏大，在打印模型時(shí)會(huì)造成擠出過(guò)多；而實(shí)際直徑如果偏小，打印時(shí)會(huì)造成擠出偏少。215）表皮圈數(shù)表皮圈數(shù)以及上下表面層數(shù)影響模型的外表面堅(jiān)硬程度。6）填充率填充率影響模型的內(nèi)部強(qiáng)度，填充率越高，模型的打印時(shí)間就越長(zhǎng)。7）噴頭溫度噴頭溫度，也是打印溫度，影響材料熔融的程度，噴頭溫度越高，材料融化的也就越充分，但是容易造成冷卻過(guò)緩，造成模型塌陷；8）平臺(tái)溫度為避免模型在打印的過(guò)程中，出現(xiàn)翹邊、脫離現(xiàn)象，保證模型順利完成打印，應(yīng)設(shè)置合適的打印平臺(tái)溫度以使打印模型與打印平臺(tái)良好附著。2211、FDM成型的后處理1）移除模型2）去除支撐3）砂紙打磨4）珠光處理5）蒸汽平滑23三、FDM設(shè)備的維護(hù)1.熔融沉積制造技術(shù)的桌面式3D打印機(jī)應(yīng)在應(yīng)用說(shuō)明建議的工作環(huán)境下運(yùn)行。2.在干燥環(huán)境下使用打印機(jī)。3.打印時(shí)，打印噴頭溫度可高達(dá)200℃以上，操作人員應(yīng)注意高溫，避免燙傷。4.打印機(jī)在使用過(guò)程中應(yīng)使用設(shè)備說(shuō)明建議的ABS或PLA專(zhuān)業(yè)耗材。5.3D打印機(jī)打印較大平面的制件時(shí)，專(zhuān)業(yè)調(diào)平打印機(jī)平臺(tái)的方法是同時(shí)調(diào)節(jié)平臺(tái)下的四顆調(diào)平螺釘，并注意看打印機(jī)出絲是否均勻。6.3D打印機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，不能手動(dòng)沿光軸移動(dòng)打印噴頭。7.3D打印機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作后，光軸可能會(huì)發(fā)出比較刺耳的聲音，這是因?yàn)楣廨S上的潤(rùn)滑慢慢減少所致，所以需要定時(shí)定量的給光軸添加潤(rùn)滑油。248.3D打印機(jī)在工作時(shí)如果不能正常出絲，首先需要檢查打印噴頭的加熱溫度是否正常，如果正常，說(shuō)明打印噴頭堵住，需要將噴頭拆下，清理干凈噴頭內(nèi)部。9.3D打印機(jī)在打印大尺寸的平面工件時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榇蛴∑脚_(tái)溫度過(guò)高，打印速度過(guò)快，以及風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題而導(dǎo)致打印件成型過(guò)快，塑件冷卻過(guò)快引起收縮，成型件的底板不能很好的與打印平臺(tái)粘結(jié)，出現(xiàn)翹邊問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)降低打印平臺(tái)溫度，降低打印速度，以及關(guān)閉噴頭風(fēng)扇。10.假如打印機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不工作，應(yīng)將打印機(jī)耗材從打印噴頭內(nèi)取出?？上燃訜岽蛴婎^，再使用自動(dòng)退絲功能即可。PARTTWO第二節(jié)光固化成型設(shè)備及維護(hù)2526光固化成型也稱(chēng)為立體光刻成型、立體印刷成型。該工藝由CharlesHull在1984年獲得美國(guó)專(zhuān)利，是最早出現(xiàn)的一種快速成型技術(shù)。SLA制作的鐵塔原型27光固化工藝的成型過(guò)程如圖所示。28光固化成型有其獨(dú)特的特點(diǎn)，包括:①尺寸精度高。②表面質(zhì)量好。③可以成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸比較精細(xì)的原型。④可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失模。與其他快速成型技術(shù)和傳統(tǒng)的減材制造技術(shù)相比，光固化成型工藝還存在很多缺點(diǎn)：①尺寸穩(wěn)定性差。②需要對(duì)工件設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。③設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)費(fèi)用較高。④可使用的材料種類(lèi)較少。⑤需要二次固化。29一、光固化快速成型設(shè)備結(jié)構(gòu)

SLA設(shè)備硬件介紹

SLA設(shè)備30以SLA550型光固化快速成型設(shè)備為例介紹光固化快速成型設(shè)備的構(gòu)造以及操作。1、成型室成型室是SLA設(shè)備的打印工作空間，其中包括工作平臺(tái)、刮平器以及樹(shù)脂槽等部分。

31樹(shù)脂槽，用來(lái)盛放光敏樹(shù)脂。樹(shù)脂槽側(cè)面靠近地面的閥用來(lái)排放樹(shù)脂。

322、急停按鈕設(shè)備在打印過(guò)程中出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按壓急停按鈕可停止運(yùn)作設(shè)備的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，可以避免因緊急故障而損壞設(shè)備。待排除設(shè)備問(wèn)題后，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)急停按鈕設(shè)備即可正常工作。

333、溫控器溫控器，監(jiān)控當(dāng)前工作條件下成型室內(nèi)的環(huán)境溫度與所設(shè)置的設(shè)備溫度。

344、顯示器SLA550打印機(jī)顯示器為電阻觸摸顯示器。5、按鍵與蜂鳴器

356、激光控制柜激光電源控制器安裝在設(shè)備右下角柜中。激光系統(tǒng)為機(jī)器的重要組成部分，除去開(kāi)、關(guān)激光器外，其他操作應(yīng)在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。36二、SLA設(shè)備基本操作1、SLA工藝工作過(guò)程SLA工藝工作過(guò)程中主要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：模型預(yù)處理、打印、后處理。

372）關(guān)停機(jī)器①依次關(guān)閉加熱按鍵（HeaterOn）、燈光按鍵（LightOn）②關(guān)閉計(jì)算機(jī)③關(guān)閉激光器④關(guān)閉激光按鍵（LaserOn），機(jī)關(guān)系統(tǒng)斷電⑤關(guān)閉控制按鍵（ControlOn）,機(jī)器控制系統(tǒng)斷電⑥旋轉(zhuǎn)機(jī)器背面的電源開(kāi)關(guān)，關(guān)閉機(jī)器電源

如果長(zhǎng)時(shí)間停用設(shè)備，還需要排空樹(shù)脂槽中的樹(shù)脂。383、SLA設(shè)備的操作流程39為保證SLA設(shè)備在日常的生產(chǎn)中能夠正常運(yùn)作，要定期對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。具體的維護(hù)工作包括：1）取零件時(shí)，樹(shù)脂容易滴到機(jī)器上，導(dǎo)致臟污，每日擦拭一次成型室內(nèi)的機(jī)器表面。2）保持設(shè)備外觀清潔，每日擦拭一次