快速成型之熔融沉积造型基本原理和系统组成

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湖南华曙高科快速成型专业人员分析丝状材料选择性熔覆(简称FDM),又称熔融沉积造型。FDM快速模型工艺是一种不依靠激光作为成型能源,而将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品,以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1%。研究FDM的主要有Stratasys公司和Med Modeler 公司。此外,清华大学推出了MEM机型。
FDM成形的基本原理:FDM工作原理类似于标花蛋糕的制作。(1)丝状热塑性材料材料由供丝机构送进喷头,在喷头中加热到熔融态。(2)熔融态的丝状材料被挤压出来,按照计算机给出的截面轮廓信息,随加热喷头的运动,选择性地涂覆在工作台的制件基座上,并快速冷却固化。(3)一层完成后喷头上升一个层高,再进行下一层的涂覆,如此循环,最终形成三维产品。
湖南华曙高科快速手板分析FDM快速成形的系统是由硬件系统,软件系统和供料系统组成。其中,硬件系统由机械系统和控制系统组成,软件系统由几何建模和信息处理组成。硬件系统:(1)机械系统相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作,且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态,材料室用来储存FDM用的材料。(2)控制系统。由控制柜与电源柜组成,用来控制喷头的运动以及成形室的温度。软件系统:(1)几何建模单元是设计人员借助三维软件,如Pro/E,UG等,来完成实体模型的构造,并以STL格式输出模型的几何信息。(2)信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算,数控代码生成和对成形系统的控制。如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话,先由计算机设计出支撑结构并生成支撑,然后对STL格式文件分层切片,最后根据每一层的填充路径,将信息输给成形系统完成模型的成形。供料系统:由马达驱动橡胶辊子,从而将丝料送入成形喷头。
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