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3 重點(diǎn)技術(shù)分析

3.1 液化器的改進(jìn)研究

   液化器是FDM成型機(jī)中最為復(fù)雜的部分，直接影響三維制品的最終成型精度和質(zhì)量。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，參見圖3，Stratasys主要通過以下方面對液化器進(jìn)行改進(jìn)：

3.1.1 液化器的清潔

   FDM在成型時，絲材在液化器中加熱熔融，不斷從液化器中噴出，逐層打印形成制品，在打印的過程中，可能需要液化器切換打印，亦或者在每層打印完成后都會進(jìn)行停車固化，此時，液化器中的熔融絲材不再進(jìn)行加熱，逐漸冷卻固化，如果不進(jìn)行清理，往往會堵塞液化器頭，造成打印過程的中斷或打印質(zhì)量的下降。US2014252684A1給出了一種典型的液化器清潔手段，其公開了利用多個液化器進(jìn)行切換用于打印三維部件的層以及支撐結(jié)構(gòu)的層，在三維部件和支撐結(jié)構(gòu)的層的打印過程中，在待機(jī)模式和操作模式之間切換液化器，同時在工作臺上打印凈化塔（利用打印材料在工作臺上打印出于支撐材料和三維部件相似的用于擦拭液化器的三維構(gòu)件），凈化塔被構(gòu)造成立體三維機(jī)構(gòu)，并且在Z軸上，下層面積大于上層面積，可避免晃動，這種清潔的好處是，在待機(jī)模式下可以利用打印凈化塔來排出已經(jīng)固化的絲材，同時，在切換到操作模式之前，可以利用凈化塔對液化器進(jìn)行擦拭。

3.1.2 液化器的定位

   液化器的位置對于打印三維制品來說是十分重要的，通過改進(jìn)的定位手段，一是能夠保證位置的精確性，二是能夠縮短位移所需的時間。TW474864B公開了一種利用磁性將液化器懸浮的手段，液化器被磁性的懸浮于一定子板下且其借由一流體軸承而與蓋定子板隔開，供給該液化器的驅(qū)動信號產(chǎn)生電磁力驅(qū)動以在高速下將液化器沿X和Y方向移動，并提供一個與該液化器連接的腳狀件提供機(jī)械式緩動其可降低擠出頭移動期間的諧振，使得液化器的位置可被精確及可靠的加以控制。US2015137402A則公開了一種利用偏心彈簧懸裝在打印表面的上方，并利用機(jī)器人自動切換液化器的裝置。

3.1.3 液化器的結(jié)構(gòu)

   液化器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)一直是Stratasys研究的重點(diǎn)，液化器料筒的形狀和尺寸、出料口的截面、加熱器和傳感器的分布等因素均有涉及，其中US2014120197A1(2014)公開了一種液化器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，彎月面干燥效應(yīng)、加熱及材料膨脹、長絲直徑變化均會改變液化器組件的擠出速率

及流動控制，可能產(chǎn)生劣等的模型制品，通過改善液化器組件，使液化器組件由階梯式兩部分組成，該階梯式液化器組件包括上游部分及下游部分，其中上游部分內(nèi)部橫截面積比下游部分小。經(jīng)兩個橫截面積之間的肩部配置，限制可消耗材料熔融彎月面的移動，改善3D模型結(jié)

構(gòu)減少構(gòu)建時間，同時可在該基礎(chǔ)上做出各種變形，例如上游部分或下游部分的襯套管可以使用多層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部層可以具有較低的摩擦系數(shù)，方便長絲的輸送，或者改變熱膨脹系數(shù)，以抵御長絲輸送速率的改變而引起的擠出速率及流動控制的變化。US2015097307A1(2015)公開了一種在液化器周圍設(shè)置一個或多個加熱元件，并設(shè)置多個熱敏電阻，同時設(shè)置多個傳感器，以用于動態(tài)控制流速的液化器結(jié)構(gòu)。US2009035405A1(2009)公開了一種液化器結(jié)構(gòu)，液化器的切換涉及液化器的部件的機(jī)械運(yùn)動，多次切換可能引起對一個或更多個部件的磨損和未對準(zhǔn)。這樣的磨損和未對準(zhǔn)可以降低所獲得的3D目標(biāo)和支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和精度。液化器要求在延長的使用周期內(nèi)具有好的耐用性和可靠性。該種液化器包括至少一個安裝結(jié)構(gòu)；第一液化器泵，所述第一液化器泵被固定于所述至少一個安裝結(jié)構(gòu)上；第二液化器泵，所述第二液化器泵被靠近第一液化器泵設(shè)置；切換機(jī)構(gòu)，所述切換機(jī)構(gòu)被所述至少一個安裝結(jié)構(gòu)支撐，并被配置以沿第一軸線相對于所述第一液化器泵移動所述第二液化器泵；和槽接合組件，所述槽接合組件與所述第二液化器泵部分地相連接，以限定所述第二液化器泵沿所述第一軸線的運(yùn)動范圍。

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