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FDM型3D打印机结构设计文献综述

 2021-12-21 22:00:19  

全文总字数:5545字

FDM型3D打印机结构设计

一 引言

FDM 3D打印(Fused Deposition Modeling)是一种工艺熔融沉积制造技术,由美国学者Scott Crump于1988年研制成功。FDM的材料一般是热塑性材料,即物质在加热时发生流动变形,冷却后可以保持一定的形状不变。如蜡,ABS,尼龙等。并且都是加热后变成丝状供料,喷头沿着计算机设计的填充轨迹运动,同时将加热熔化的材料挤出,材料迅速凝固,并与周围的材料凝结。用这样的方式应用于工业设计,可以在短时间内完成一个模具的打印。[1]

图1 国内生产的FDM型3D打印机

二 国内外相关研究

1.发展概况

FDM有着多方面的优势,不仅在工业上广泛使用,而且在生物医学,考古,工艺品和饮食行业也得到较好的应用。在生物医学领域,根据扫描得到的人体数据,利用FDM 3D打印技术得到的人体局部组织或器官的模型,可以在临床上用于复杂手术方案的确定,即制造出解剖学体外模型,已经成为生物制造工程的一项关键领域。[2][3]在工艺制造上,FDM可以将所需要设计的三维数据模型快速转变成实体模型,以此来检验设计的产品的安全性和美观性等。在饮食行业,3D Systems公司宣布于著名巧克力品牌好时(kisses)合作,开发全新的食物3D打印机,通过将巧克力,糖果等零食熔化挤压成型,最终打印成所需要的形状。[4]

随着环境问题的日益加重,研究人员也越来越关注材料的环保性,积极研发环境友好型的打印材料,一种由玉米或木薯等植物中提取出的淀粉加工而成的材料——聚乳酸,与传统的石油基塑料相比,这种材料更为安全,低碳,绿色,是可再生的生物资源,被认为是新世纪最有发展前景的新型“生态材料”。[5]

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