熔融挤压堆积成型(FDM)的特点有:1)系统构造原理和操作简单;2)维护成木低,系统运行安全;3)可以成型任意复杂程度的零件;4)支撑去除简单,无需化学清洗。
在打印方式上,与其他三维打印工艺相比,熔融挤压堆积成型(FDM)无需分两步进行材料的平铺与粘结成型,只需按打印路径从喷嘴挤出材料,材料通过冷却结晶成型。在打印条件上,熔融挤压堆积成型(FDM)只需把材料加热到熔融状态挤出,而不需要激光或者其他黏结材料来辅助,这极大简化了打印工序。但由于喷嘴工作温度的限制,熔融挤压堆积成型(FDM)只适合加工工程塑料等熔点较低的材料。
图1.1 熔融挤压堆积成型打印示意图
1.2 三维打印耗材简介
1.2.1 三维打印耗材分类
由于不同的三维打印工艺叠加成型原理不同,所以每种工艺能够打印的材料类型也各有不同。熔融挤压堆积成型(FDM)主要使用的原材料有热塑性材料,如ABS、PC、PLA等。激光固化光敏树脂成型(SLA)主要使用材料是透明色光敏树脂、乳白光敏树脂等。激光烧结(SLS)使用的材料是如尼龙、ABS、树脂裹覆砂、聚碳酸脂、金属和陶瓷粉末等。三维喷涂粘结成型(3DP)使用粉末材料,如石膏粉末作为材料。而喷墨技术工艺(Ployjet)使用材料是光敏树脂聚合材料[4]。
1.2.2 聚乳酸简介
本文将针对展开研究的PLA(聚乳酸),就是一种新型生物降解材料,英文全称为poly lactic acid(聚丙交酯),是熔融沉积成型(FDM)常用的材料之一。聚乳酸属于聚酯类,是以乳酸为主要原料聚合得到的高分子聚合物,原料来源充分而且可以再生,比如玉米、木薯等就是聚乳酸的主要原料。聚乳酸的生产过程环保无污染,而且其产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,是理想的绿色高分子材料。
PLA(聚乳酸)的热稳定性好,加工温度170~230℃,有不错的抗溶剂性,机械性能及物理性能良好,与普通工程塑料相仿,可用多种方式进行加工,如纺丝、挤压、双轴拉伸、注射吹塑,也常用于三维打印。由PLA(聚乳酸)制成的产品除能生物降解外,生物相容性、透明性、光泽度、手感和耐热性好,还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分广泛,可用作包装材料、纤维和非织造物等,目前主要用于服装、制造业和医疗卫生等领域[8-10]。
1.3 三维打印的发展现状与应用前景
1.3.1 三维打印的发展史与发展现状
1.3.2 三维打印技术的应用前景
1.4 本文的主要研究内容与意义
随着三维打印技术的日益成熟,三维打印在产品研发与生产制造方面地位也日渐提升。虽然我国在三维打印技术上已经取得一系列成就,但三维打印材料的供给形势不容乐观,成为制约三维打印产业发展的一大瓶颈。本文研究的聚乳酸(PLA)三维打印耗材有着可观的应用前景,目前也已经应用到实际生产中,但对其性能的研究却不多,使聚乳酸(PLA)材料的进一步的应用受到了一定的阻碍。
基于三维打印技术与三维打印材料的发展现状,为了进一步深入了解三维打印技术,并对三维打印材料PLA(聚乳酸)进行研究,本课题将采用FDM(熔融沉积成型)型三维打印机,以PLA(聚乳酸)线材为研究对象,对其力学和热学性质进行测试分析,并对PLA线材的三维打印及工艺优化进行研究。
研究成果对于促进PLA(聚乳酸)线材的改进及三维打印工艺的优化具有重要作用。 三维打印PLA线材的性能与打印工艺优化(3):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_50352.html