桌面3D打印设备改造复合打印(4)

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2.2 改造方案

本课题的改造对象是一台桌面级FDM打印机，结合前文所述的电路打印成功案例，可采用双喷头送料以实现复合打印。从而确定接下来课题的研究工作主要包括两方面内容：一是选择合适的具有导电性的复合材料，二是根据材料特性设计导电墨水的专用喷头，最后，使用双电机分别控制原塑料喷头和导电墨水专用喷头，打印带电路的完整电子产品。

（1）3D打印设备

按照应用环境分类，主要分为工业级和桌面级两种。工业级一般体积大，打印精度高，可精确到几微米，价格也高，按成型工艺分有FDM、SLA、SLS等。桌面级3D打印机与工业级相比，价格较低，多采用FDM成型工艺，所用材料基本限于塑料，而且由于机械结构和打印头等原因，产品的表面质量和精度都不如SLA、SLS，精度大约在0.1mm左右。也有光固化桌面级3D打印机，现在普遍采用的是DLP技术（光固化技术的一种）所用的材料多为液态光敏树脂，精度最高为0.025mm。本课题采用的是桌面级FDM打印机，各项参数见表2.1。

表2.1 某桌面级3D打印机性能参数

喷头数量液晶屏支持文件格式支持材料材料直径

单有 .STL,G-CODE ABS,PLA 1.75mm

成型尺寸层厚喷嘴直径 XY轴定位精度 Z轴定位精度

260*200*180mm 0.1-0.4mm 0.4mm 0.011mm 0.004mm

机器尺寸机器重量工作电压环境要求

460*420*360mm 7KG 12V 15-35℃，湿度20-50%

（2）3D打印材料

为确保打印功能，桌面级3D打印机所选用的材料既要有适当的熔点，也要有较好的粘滞性，同时还要达到产品快速成型的目的[28]。ABS和PLA是目前桌面级3D打印机使用的两种最常见的材料。ABS耐热、耐低温、耐化学药性，且易于进行着色处理、喷镀、焊接、热压以及粘结，但硬度不够；PLA能生物降解，有较好的生物相容性、光泽度、透明性，和良好的耐菌性、阻燃性、抗紫外性，但软化温度低。

原挤出头使用ABS或PLA线材，导电墨水喷头使用具有导电性的复合材料。

（3）3D打印技术

打印机采用的是熔融沉积（）成型工艺，电路打印过程可分为三个阶段进行,源^自#751?文,论.文'网[www.751com.cn：首先，用原挤出头打印主体部分的塑料结构，预留电路空间；然后，换用导电墨水喷头，在预留空间中打印电路；最后，在导电墨水固化后，换回原挤出头，打印剩下的主体结构，得到完整产品。