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FDM 3D打印在行業(yè)中的應(yīng)用介紹

閱讀 3162 發(fā)布時(shí)間:2017-01-06 18:41

 由于FDM技術(shù)適應(yīng)和滿足了現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)快速發(fā)展、產(chǎn)品研發(fā)周期急劇縮短的需求,以及具有高強(qiáng)度的PC、PPSF等成型材料得以應(yīng)用,使得FDM的發(fā)展十分迅速,成為近年來(lái)制造業(yè)最為熱門的研究與開(kāi)發(fā)課題之一。目前,此項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、航空航天、醫(yī)療、藝術(shù)和建筑等行業(yè),并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1、FDM技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用

 FDM作為一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù),它可以在舍棄傳統(tǒng)加工工具(如刀具,工裝夾具等)的情況下,直接接受產(chǎn)品三維數(shù)據(jù),快速、直接、精確地將虛擬的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為具有一定功能的實(shí)體模型,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的產(chǎn)品制造。

(1)技術(shù)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

 FDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)到實(shí)體模型的快速轉(zhuǎn)變,使得設(shè)計(jì)師以前所未有的直觀方式體驗(yàn)設(shè)計(jì)的感覺(jué),并能夠使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、可裝配性、美觀性等迅速得到驗(yàn)證,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題并修改完善設(shè)計(jì)產(chǎn)品,使設(shè)計(jì)與制造過(guò)程緊密結(jié)合,成為集“創(chuàng)意設(shè)計(jì)-FDM-樣品制作”于一體的現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。例如,在壓鑄模具產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,由于壓鑄模具產(chǎn)品具有形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,曲面、筋肋、窄槽較多的特點(diǎn),設(shè)計(jì)過(guò)程中很容易存在失誤或考慮不充分的地方,雖然在實(shí)體模型加工出來(lái)后,存在的問(wèn)題會(huì)被發(fā)現(xiàn)并解決,但這無(wú)疑延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期以及增加了研發(fā)成本,而利用FDM技術(shù),能夠快速制造出模具樣品,方便驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性,不僅縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期,還減少了研發(fā)成本,帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。

(2)FDM技術(shù)用于零件的加工

 3D打印技術(shù)與通過(guò)零件拼裝及切割、焊接技術(shù)制造產(chǎn)品的傳統(tǒng)制造業(yè)有很大不同,摒棄了以去除材料為主要形式的傳統(tǒng)加工方法。FDM采用塑料、樹(shù)脂或低熔點(diǎn)金屬為材料,可便捷地實(shí)現(xiàn)幾十件到數(shù)百件數(shù)量零件的小批量制造,并且不需要工裝夾具或模具等輔助工具的設(shè)計(jì)與加工,大大降低了生產(chǎn)成本。比如,日本豐田公司利用FDM技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)制造中獲得了巨大收益,利用該項(xiàng)技術(shù)僅在AVALON汽車4個(gè)門把手上省下的加工費(fèi)用就超過(guò)了30萬(wàn)美元。另外,前文所述的美國(guó)太空探索技術(shù)公司將采用FDM技術(shù)的3D打印機(jī)送入空間站,其首要目的是用來(lái)測(cè)試評(píng)估3D打印技術(shù)在太空微重力環(huán)境下的工作情況,但也表示宇航員可以通過(guò)該機(jī)器打印所需要的零件,以減輕地球向空間站運(yùn)輸?shù)奈镔Y。

2、FDM技術(shù)在其他行業(yè)的應(yīng)用

 FDM技術(shù)憑借其多方面的優(yōu)勢(shì),不僅在工業(yè)上廣泛使用,而且在生物醫(yī)學(xué)、考古、工藝品制作以及飲食等行業(yè)也得到很好的使用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,根據(jù)掃描等方法得到的人體數(shù)據(jù),利用FDM技術(shù)制造出人體局部組織或器官的模型,可以在臨床上用于復(fù)雜手術(shù)方案的確定,即制造解剖學(xué)體外模型,也可以制造組織工程細(xì)胞載體支架結(jié)構(gòu)(人體器官),即作為生物制造工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),圖為打印的骨骼;在工藝品制作領(lǐng)域,F(xiàn)DM技術(shù)可以將所設(shè)計(jì)工藝品的三維數(shù)據(jù)模型快速轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體模型,檢驗(yàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的安全性和美觀性等;在飲食行業(yè),3Dsystem公司宣布與著名巧克力品牌好時(shí)合作,開(kāi)發(fā)全新的食物3D打印機(jī),通過(guò)將巧克力、糖果等零食原材料熔化擠壓成型,最終打印成所設(shè)計(jì)的形狀,圖5為打印的意大利方餃框架。

FDM 3D打印成品

 憑借智能制造技術(shù)的逐漸成熟,以及新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,不僅是FDM型3D打印技術(shù),整個(gè)3D打印行業(yè)都將被推向更高的層面。


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