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3.2.2 支撐材料成型方法的改進(jìn)

   快速成型技術(shù)中制品和支撐結(jié)構(gòu)一般均是從下向上逐層打印成型，如果制品有凹凸等結(jié)構(gòu)，例如凸出部分，這種結(jié)構(gòu)一般處在懸空狀態(tài)，需要設(shè)置支承結(jié)構(gòu)，否則在打印的過(guò)程中容易產(chǎn)生坍塌，但是支承結(jié)構(gòu)會(huì)增加制造的復(fù)雜性并且限制制品的尺寸。EP0666163A2公開(kāi)了一

種利用搭接技術(shù)來(lái)成型支撐結(jié)構(gòu)的方法：它通過(guò)電腦輔助系統(tǒng)逐層打印，擠出設(shè)備通過(guò)噴嘴擠出熔融塑料；通過(guò)控制噴頭在x－y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而生成CAD預(yù)設(shè)的模型中的一層，第一層完成后噴頭向上運(yùn)動(dòng)，完成第二層的擠出成型，直到支撐結(jié)構(gòu)成型。通過(guò)搭接技術(shù)，減少支承結(jié)構(gòu)材料的的使用和加工時(shí)間，并減少制件的后處理時(shí)間，并且搭界技術(shù)的運(yùn)用可以直接形成二維平面，而不用分層制造之后疊加。EP1177098A1公開(kāi)了一種使用3軸定位熱塑性擠出機(jī)成型支撐材料的方法，其通過(guò)逐行逐列的將液珠沉積到相鄰的液珠上，能夠保證擠出液珠的垂直高度至少與水平高度的尺寸一致。從而，其在熔絲沉積快速成型過(guò)程中，加快了成型的速度，減少了花費(fèi)并且減少了零件制造時(shí)支承結(jié)構(gòu)的數(shù)量。

3.2.3 支撐材料移除裝置的改進(jìn)

   三維打印中使用的支撐材料通常分為兩種類(lèi)型：能夠移除的支撐材料和可溶性的支撐材料。能夠移除的支撐材料可以用手或者使用工具從得到的三維零件中移除。與之對(duì)比，可溶性支撐材料能夠溶解在水溶液中。可溶性支撐材料理想的溶解需要加熱和攪拌，目前市售的支撐材料移除槽已十分成熟，可以用來(lái)溶解支撐材料。US2013075957A1公開(kāi)了一種支撐結(jié)構(gòu)的移除裝置，它包括：（1）一個(gè)槽，其具有一個(gè)頂部開(kāi)口的用來(lái)盛放流體水的槽的本體；一個(gè)通過(guò)槽的本體來(lái)支撐的多孔板，三維零件通過(guò)槽頂部的開(kāi)口插入放入多孔板中；一個(gè)多孔板下方的旋轉(zhuǎn)葉輪；（2）第二個(gè)組成包括用來(lái)接收槽的平面，表面下的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)裝置，當(dāng)槽放置在平面上時(shí)，旋轉(zhuǎn)感應(yīng)裝置帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使流體水通過(guò)多孔板流入槽中。通過(guò)將成型后的三維零件和支撐材料放入槽中，葉輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)使水溶液從多孔板進(jìn)入槽內(nèi)部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)支撐材料的溶解。

3.3 打印絲材以及送絲機(jī)構(gòu)的研究

   經(jīng)過(guò)對(duì)stratasys 公司基于FDM技術(shù)3D打印專(zhuān)利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其主要通過(guò)以下方面對(duì)打印絲材以及送絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)：熔絲材料類(lèi)型改進(jìn)、熔絲材料結(jié)構(gòu)改進(jìn)、送絲機(jī)構(gòu)改進(jìn)、送絲工藝改進(jìn)，參見(jiàn)圖5。

3.3.1 熔絲材料類(lèi)型改進(jìn)

   三維物體的構(gòu)成材料通常表現(xiàn)出非牛頓流動(dòng)特性，即構(gòu)成材料在擠出流動(dòng)的初始啟動(dòng)階段抵抗移動(dòng)。因此，許多3D物體共有的問(wèn)題是由于非牛頓流動(dòng)特性所導(dǎo)致的擠出頭的響應(yīng)時(shí)間的限制。這種限制可能降低沉積精確度，并且特別是可以看到其中每層所沉積的構(gòu)成材料的量相對(duì)較小的微細(xì)部件結(jié)構(gòu)。因此，需要改善用于沉積構(gòu)成材料的擠出頭的響應(yīng)時(shí)間的構(gòu)造3D物體的方法。美國(guó)專(zhuān)利US2009295032A1中使用改性ABS材料制備打印絲，其具有改善的響應(yīng)時(shí)間，由此改善沉積工藝的精確度，另外，改性ABS材料能夠?yàn)?D物體提供優(yōu)良的層間粘附力和零件強(qiáng)度，其通過(guò)將改性ABS材料送入基于擠壓的分層沉積系統(tǒng)的擠出頭，在改善擠出頭的響應(yīng)時(shí)間的條件下，在擠出頭中熔化所送入的改性ABS材料，以及以逐層的方式沉積所熔化的改性ABS材料，以形成3D物體。此外為了提高打印物體的強(qiáng)度，CN1784295A中則使用高強(qiáng)度PPSF/PC混合熱塑性材料作為打印絲材，這種熱塑性材料表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，能夠防止在三維造型設(shè)備的噴嘴中積聚，具有很高的耐化學(xué)性，并且由這種材料制成的模型表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度。而US2001025073A1中則使用高強(qiáng)度材料PEO用于成型，這個(gè)高強(qiáng)度材料可以容

易的融化擠出形成層狀物并且隨后可以冷卻固化使復(fù)雜形狀的零件能夠自由準(zhǔn)確的組裝，且能夠按順序的一層層的疊加使制品成型；高強(qiáng)度材料能夠在擠出設(shè)備中作為支承材料來(lái)阻止熔融沉積材料層的松垮，同時(shí)保證復(fù)雜制品的幾何精度，而WO2015054021A1中則使用熱塑性纖維和礦物晶須增強(qiáng)的熱塑性彈性體作為打印絲材料，進(jìn)一步提高了打印件的打印強(qiáng)度。

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