個人工廠 - 三維印刷方法 - 💡 Fix My Ideas

個人工廠 - 三維印刷方法

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作者: Ethan Holmes, 2019

3D打印機在圖層頂部打印圖層,慢慢構建一個三維對象。許多材料和方法用於構建這些層。

Stratasys Dimension是一款採用ABS塑料的商用3D打印機。 ABS燈絲裝在一個自動裝入的盒子中,由兩個驅動輪送入加熱器塊。在加熱器塊中,ABS被加熱到半流體狀態並通過尖端擠出,薄層為0.01“。

開源RepRap(reprap.org)項目使用類似的技術。長絲是直徑3毫米的聚合物。將其送入腔室,緊緊靠在驅動螺桿上。當驅動螺桿轉動時,它將燈絲向下推入加熱桶中。熱量來自一條纏繞在槍管周圍的鎳鉻合金線。尖端是一個直徑通常在0.25mm和1mm之間的噴嘴(更小更精確,但需要更多時間)。熱敏電阻嵌入噴嘴中,因此可以調節不同聚合物的溫度。

最容易使用的聚合物之一是Polymorph,它在美國以Friendly Plastic或ShapeLock的形式銷售。 Polymorph易於擠出,相對較強,僅在140°F時熔化。不幸的是,如果經常暴露在超過100°F的溫度下,它也很昂貴並且會變形。

RepRap愛好者還嘗試過HDPE,ABS和PLA(聚乳酸)。 PLA是最有趣的,因為它是可生物降解的,你可以自己製造。通過用氯化亞錫加熱乳酸形成PLA;通過發酵牛奶或澱粉可以產生乳酸和乳酸。這個過程非常複雜,在小批量生產中可能並不十分實用,但它為本地生產開闢了一些有趣的可能性。

RepRap項目一直在試驗的另一種材料是來自Sustainable Composites Ltd.的EcoComp紫外線固化樹脂。樹脂與玻璃填料混合製成糊狀物,並在暴露在紫外線下時硬化。安裝在噴嘴周圍的一圈UV LED使漿料在擠出時變硬。 EcoComp樹脂由植物油製成,與PLA一樣,如果堆肥,將生物降解,使材料碳中性。然而,EcoComp樹脂在地下非常穩定。如果埋沒,它實際上會減少大氣中的碳含量。

[email protected](fabathome.org)項目使用比RepRap更簡單的擠出方法:該機制只是一個電機控制的注射器。

一套30個注射器針筒和活塞售價36美元,因此很容易嘗試使用不同的材料。這可以帶來很多樂趣 - 花生醬,糖霜,牙膏 - 如果你能從注射器噴出它,它就會擠出來。用花生醬製作堅固的東西可能很困難,但樂趣在於實驗。 Betty Crocker輕鬆擠壓裝飾結冰效果很好,可能非常適合3D裝飾。

矽膠在[電子郵件保護]中運行良好它在24小時內固化成一種有些橡膠狀的材料。也可以獲得導電矽膠,使電路能夠嵌入。為了製作實體模型,來自Kraftmark的FabEpoxy看起來是最有前途的材料。它是一種雙組分環氧樹脂,非常耐用且可加工,可在固化時塗漆。

所有這些材料都可以在室溫下擠出,這顯著降低了它們的複雜性。具有諷刺意味的是,[電子郵件保護]注射器工具的製造非常昂貴,因為130美元的直線電機可以插入活塞。如果你想擁有眾多可互換的擠出頭,這就是很多錢。

幸運的是,有很多方法可以解決這個問題。我想到的第一種方法是改造舊的餅乾印刷機。這些在eBay上以5美元或10美元的價格出售,你所需要做的就是鑽一些孔來安裝電機。我選擇了6美元的Solarbotics GM3。我的餅乾擠出機非常大,但是在標準的[電子郵件保護]注射器上可以使用類似的方法與捕獲的螺母和螺釘一起使用。

我所描述的這種製造方法稱為熔融沈積建模(FDM)。加利福尼亞大學歐文分校的Melissa Orme,Qingbin Liu和Robert Smith正在開發一種類似的方法,稱為基於精密液滴的網狀製造(PDM)。

他們的工作是使用鋁,但預計該工藝適用於各種金屬。熔融鋁保持在石墨襯裡的罐中,在其中心具有振動柱塞桿。來自柱塞桿的擾動導致均勻的鋁液滴脫落並通過底部的小孔離開罐。換句話說,它噴出熔融鋁珠。這些珠子在退出時會迅速冷卻,並且可以用與塑料大致相同的方式來製造物體。該方法仍在改進,但在商業上還有其他添加方法,如選擇性激光燒結(SLS)。

在SLS過程中,將一層粉末鋪在床上。然後,激光在粉末上追踪所需物體的形狀,將其熔合在一起。鋪設附加層然後融合,構建物體。該過程可以用許多材料進行,包括塑料和金屬。

在Arcam的EBM(電子束熔化)機器中使用了一種非常相似的技術,其中在真空中操作的電子束熔合鈦或鉻粉末。雖然激光和電子束具有相對較高的進入障礙,但是相同的概念可以應用於簡單的熱風槍。 CandyFab項目(candyfab.org)使用價值10美元,500W的空氣加熱元件將純糖製成的模型融合在一起,效果極佳(參見MAKE,第12卷,第38頁)。

所有這些3D打印技術都有一個重要特徵:它們需要一個3軸笛卡爾系統來定位工具,無論該工具是注射器還是聚焦鏡頭。構建一個平台,您可以嘗試從餅乾麵團到激光燒結的所有內容。



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