帶齒輪泵的渦旋和隔膜噴嘴：更好的3D打印方式？
時間：2018-08-27 17:57 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
熔融沉積建模（FDM）3D打印（也稱為材料擠出）是一種通過噴嘴沉積加熱材料以制造零件和部件的技術。擠出機中的輥子在其熔化成半液體或液體形式之前產生足夠的壓力以將材料擠壓到液化器中，并且在與構建平臺或先前擠出的層接觸時被推出噴嘴以固化并形成細絲。您可能沒有意識到這一點，但您使用的3D打印噴嘴類型確實會對3D打印質量產生很大影響。佛羅里達大學機械與航空航天工程系的一組研究人員最近發表了一篇論文，詳細介紹了兩種類型的噴嘴，這些噴嘴可能更適合FDM 3D打印過程。
在題為“基于FDM過程的參數可調增材制造過程的基礎研究”的論文中，研究人員在開放獲取的MATEC Web of Conferences出版物系列中發表了一篇文章，研究人員解釋說，傳統上認為3D打印部件的重要組成部分是分辨率由每個材料擠出支架的小橫截面積貢獻。但是，較小的橫截面長絲具有較慢的擠出速率，這增加了構建時間。
有許多嘗試來解決這個問題，例如應用每個層的最大允許厚度或使用較低的支撐體積來定位類似貝殼的結構。但是，研究人員指出，在FDM過程中，對擠出參數進行了大量調整以控制分辨率。
虹膜光圈部件的幾何形狀：（A）基座，（B）彎曲刀片，（C）轉動盤
噴嘴最大（A）和最小直徑（B）的俯視圖
被稱為可變光闌的光學部件具有多個薄而光滑的葉片，這些葉片以這樣的方式布置以形成圓孔。由于其可控制的孔徑，該光圈通常用于限制在相機快門中傳輸到成像傳感器的光量。這使得它成為可以改變3D打印機噴嘴直徑的組件的不錯選擇。“與傳統的擠出印刷噴嘴相比，虹膜形噴嘴可以輕松調節直徑，并在印刷過程中實現可變直徑，”研究人員在論文中解釋說。 “虹膜隔膜的多葉片可以保證噴嘴的圓形橫截面形狀。利用電子控制系統可以精確快速地改變噴嘴直徑。“
滾動噴嘴的幾何形狀。
但是，即使虹膜形狀可能改變噴嘴的直徑，它也可能在圓孔周圍有一些間隙，在材料擠出過程中會造成泄漏，高溫甚至會使刀片軟化并導致打印損壞。這就是為什么研究人員設想了一種可以“在不設置噴嘴中的額外平面的情況下”工作的滾動模型。受紙卷軸的啟發，滾動噴嘴的圓形底部隨著形狀的滾動而變小，盡管它將繼續呈圓形。這就是為什么具有簡單直徑控制的滾動模型可能是更好的,對于具有可變直徑而不是可變光圈形狀的3D打印機噴嘴來說，這可能是更好的選擇。
在題為“基于FDM過程的參數可調增材制造過程的基礎研究”的論文中，研究人員在開放獲取的MATEC Web of Conferences出版物系列中發表了一篇文章，研究人員解釋說，傳統上認為3D打印部件的重要組成部分是分辨率由每個材料擠出支架的小橫截面積貢獻。但是，較小的橫截面長絲具有較慢的擠出速率，這增加了構建時間。
有許多嘗試來解決這個問題，例如應用每個層的最大允許厚度或使用較低的支撐體積來定位類似貝殼的結構。但是，研究人員指出，在FDM過程中，對擠出參數進行了大量調整以控制分辨率。
摘要中寫道：“在熔融沉積建模（FDM）過程中，高生產率和高質量產品之間存在沖突。產品分辨率與加熱材料擠出的流速成正比，這直接影響構建時間。為了在可接受的分辨率下縮短構建時間，引入了參數可調節打印過程的思想。對可控擠出機進行了改進，設計了兩種直徑可變噴嘴。這項工作在FDM過程中實現了基于零件幾何形狀的不同分辨率構建，可以有效地保證產品質量，同時提高生產率。
虹膜光圈部件的幾何形狀：（A）基座，（B）彎曲刀片，（C）轉動盤
噴嘴最大（A）和最小直徑（B）的俯視圖
被稱為可變光闌的光學部件具有多個薄而光滑的葉片，這些葉片以這樣的方式布置以形成圓孔。由于其可控制的孔徑，該光圈通常用于限制在相機快門中傳輸到成像傳感器的光量。這使得它成為可以改變3D打印機噴嘴直徑的組件的不錯選擇。“與傳統的擠出印刷噴嘴相比，虹膜形噴嘴可以輕松調節直徑，并在印刷過程中實現可變直徑，”研究人員在論文中解釋說。 “虹膜隔膜的多葉片可以保證噴嘴的圓形橫截面形狀。利用電子控制系統可以精確快速地改變噴嘴直徑。“
滾動噴嘴的幾何形狀。
但是，即使虹膜形狀可能改變噴嘴的直徑，它也可能在圓孔周圍有一些間隙，在材料擠出過程中會造成泄漏，高溫甚至會使刀片軟化并導致打印損壞。這就是為什么研究人員設想了一種可以“在不設置噴嘴中的額外平面的情況下”工作的滾動模型。受紙卷軸的啟發，滾動噴嘴的圓形底部隨著形狀的滾動而變小，盡管它將繼續呈圓形。這就是為什么具有簡單直徑控制的滾動模型可能是更好的,對于具有可變直徑而不是可變光圈形狀的3D打印機噴嘴來說，這可能是更好的選擇。
研究人員得出結論：“到目前為止，已經建立了參數可調FDM過程的理論模型。 使用容積式齒輪泵對打印機的擠出機進行改進，以通過改變轉速來控制流速，從而可以通過在一定的最佳擠出速度下擠出過程中的流速來調節由長絲直徑表示的分辨率。"
中國3D打印網譯自：3dprint.com
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