3D打印技术课件 第四章 3D打印设备及维护

第四章3D打印设备及维护1PARTONE第一节熔融沉积制造设备及维护2熔融沉积制造(FusedDepositionModeling,FDM)也称熔融挤出成型。FDM是将各种丝材加热融化使其堆积成型的一种加工工艺。所使用的材料一般是热塑性材料，如PLA、ABS、尼龙等，以丝状供料。（a）为FDM工艺制作的模型，（b）为FDM工艺制作的模型。a)花篮b)齿轮34熔融沉积制造工艺具有与传统制作工艺不同的特点：1）可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件，不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具，就能直接把计算机的任何形状的三维CAD图形生成实物产品；2）它可以自动、快速、直接和比较精确地将计算机中的三维设计转化为实物模型，从而有效地缩短了产品研发周期；3）成本高、工时长；4）需要设计和制作支撑结构；5）打印材料受到限制；6）精度和质量问题；5一、FDM设备结构本小节以F3CL型打印机为例介绍桌面3D打印机1.打印平台打印平台是模型的成型空间，打印过程中丝状材料将在打印平台上逐层堆积成型。2.SD卡接口SD卡接口用于传递打印数据，打印机通过读取SD卡中的模型数据文件进行打印。SD卡与USB接口位于打印机的侧面。63.USB接口打印机通过USB数据线与电脑连接，用于升级打印机固件。4.丝料盘轴架安装在打印机后面，用于挂住PLA丝盘。丝料盘轴架位于打印机的后侧面。5.打印托盘打印托盘是打印平台的支撑，托盘上安装有调节水平螺丝。76.进料导管进料导管是一段引导打印丝材从送丝机进入打印机头喷嘴的塑料管。7.送丝机送丝机是材料的进给机构，用于将熔融的丝状材料经过喷头挤出。88.打印喷头打印喷头是材料的输出机构，用于将丝状材料加热至融化，在送丝机的作用下挤出熔融状的材料。9.控制界面控制界面用于操作打印机的使用，控制界面包括LCD液晶面板和控制旋钮。控制旋钮可以进行两种方式的操作：一种是左右旋转进行选择操作；另一种是按压点击进行确认操作。93.打印机开机打印机连接220V交流电源，开启设备背面电源开关。开机后打印机LED液晶面板显示待机状态界面。

4.安装SD卡取出随机携带的SD卡，将其插入打印机左侧的SD卡接口中，确保SD卡中已经导入完成切片的需要打印的模型数据文件。

105.预热打印喷头和平台按压打印机控制旋钮，打开系统菜单，LCD液晶显示面板显示如图。

6.自动送丝当打印机喷头温度高于180度时，可进行自动送丝操作。点击控制旋钮，打开系统菜单，选择MotionAutoEAutoFeed选项，打印机将进行自动送丝操作。

11送丝过程中在LCD液晶面板上将会显如图所示信息，表示自动送丝正在进行，自动送丝过程大约需要1分钟，需要耐心等待。

待送丝机自动将丝料送至打印喷头，并且从喷头挤出一小段融化的材料，说明自动送丝过程结束。送丝完成以后，需要用工具箱中所备镊子将打印喷嘴处多余的丝状材料清理干净。在整个自动送丝过程中禁止用手触碰打印喷头或者熔融未冷却的丝料。127.打印模型文件点击控制旋钮，打开系统菜单，选择CardMenuSD_Card_Holder.pcode，启动示例模型打印。LCD液晶显示操作如下图。

138.打印完成模型打印完成后，将打印平台两侧的四个玻璃锁紧螺丝拧下，取下打印平台玻璃。待模型完全冷却后，用铲刀将模型从平台玻璃上取下即可。9.其他操作1）自动退丝①预热打印喷头和平台②启动自动退丝③取出耗材2）手动挤丝①预热打印喷头②手动控制挤出143）调节打印平台步骤1：平台归零打开系统菜单，点击Motion，选择AutoHome选项，系统即可完成归零操作。

步骤2：打印喷头位于图中所示平台顶角的位置。

15步骤3：按照顶视逆时针方向旋转打印平台调整旋钮1，直至打印喷头与平台不再接触。

图4.20打印平台调整旋钮操作步骤4：按照顶视顺时针方向微动旋转平台调节旋钮1，同时观察平台的运动，当平台刚好接触到打印喷头的瞬间，停止调整。步骤5：释放电机，打开系统菜单，点击点击Motion，选择DisableSteppers选项，释放电机。步骤6：此时可以手动拖动十字轴中心滑块，依次将喷头移动至平台的顶角位置2,3,4处。16步骤7：在每个顶角位置，重复步骤【3】~步骤【4】，直至喷头的每个位置都刚好与平台接触但又不压紧。步骤8：以上为静态调整过程。如果在打印第一层时，平台距离仍然存在误差，可以根据实际误差情况微调4个旋钮，直至使模型第一层达到较理想的成型状态。4）暂停打印在打印机正常打印过程中需要暂停打印时，点击“PausePrint”，可暂停打印，打印机将在完成缓冲的命令后，快速回抽材料并将喷头移动至零点附近。

175）恢复打印在打印机暂停打印的状态下，点击“ResumePrint”可恢复打印。当打印机由于温度、机械等故障自动暂停时，在排除相应的故障后再进行恢复打印操作。6）停止打印打印过程中点击“StopPrint”可停止打印，打印机将自动归零，释放电机。1810.Pango软件中关键参数的设置19打开Pango软件操作主界面，点击“参数”，选择“设置”选项（或快捷键Ctrl+F），对打印模型过程中所涉及到的关键参数逐一进行设置操作。

1）层高层高影响模型产品纵向的细腻程度，层厚越小模型表面就越光滑，但是模型的打印时间也会越长。2）打印速度打印速度影响模型的成型时间，随着打印速度的增加，模型表面质量将随之降低，一般根据实际需要，在成型时间与模型打印质量之间取舍。203）打印线宽打印线宽由打印机的喷嘴尺寸所决定，打印线宽影响模型表面的细腻程度，线宽越小，模型表面越平滑，但是魔性的打印时间就越长。4）材料直径材料的实际直径与切片时的设置参数越接近，模型的成型量也就越准确，所成型的模型的形状精度和尺寸精度也就越高。如果材料的实际直径偏大，在打印模型时会造成挤出过多；而实际直径如果偏小，打印时会造成挤出偏少。215）表皮圈数表皮圈数以及上下表面层数影响模型的外表面坚硬程度。6）填充率填充率影响模型的内部强度，填充率越高，模型的打印时间就越长。7）喷头温度喷头温度，也是打印温度，影响材料熔融的程度，喷头温度越高，材料融化的也就越充分，但是容易造成冷却过缓，造成模型塌陷；8）平台温度为避免模型在打印的过程中，出现翘边、脱离现象，保证模型顺利完成打印，应设置合适的打印平台温度以使打印模型与打印平台良好附着。2211、FDM成型的后处理1）移除模型2）去除支撑3）砂纸打磨4）珠光处理5）蒸汽平滑23三、FDM设备的维护1.熔融沉积制造技术的桌面式3D打印机应在应用说明建议的工作环境下运行。2.在干燥环境下使用打印机。3.打印时，打印喷头温度可高达200℃以上，操作人员应注意高温，避免烫伤。4.打印机在使用过程中应使用设备说明建议的ABS或PLA专业耗材。5.3D打印机打印较大平面的制件时，专业调平打印机平台的方法是同时调节平台下的四颗调平螺钉，并注意看打印机出丝是否均匀。6.3D打印机处于待机状态时，不能手动沿光轴移动打印喷头。7.3D打印机经过长时间的工作后，光轴可能会发出比较刺耳的声音，这是因为光轴上的润滑慢慢减少所致，所以需要定时定量的给光轴添加润滑油。248.3D打印机在工作时如果不能正常出丝，首先需要检查打印喷头的加热温度是否正常，如果正常，说明打印喷头堵住，需要将喷头拆下，清理干净喷头内部。9.3D打印机在打印大尺寸的平面工件时，有可能会出现因为打印平台温度过高，打印速度过快，以及风扇的运转问题而导致打印件成型过快，塑件冷却过快引起收缩，成型件的底板不能很好的与打印平台粘结，出现翘边问题，此时应降低打印平台温度，降低打印速度，以及关闭喷头风扇。10.假如打印机长时间不工作，应将打印机耗材从打印喷头内取出。可先加热打印喷头，再使用自动退丝功能即可。PARTTWO第二节光固化成型设备及维护2526光固化成型也称为立体光刻成型、立体印刷成型。该工艺由CharlesHull在1984年获得美国专利，是最早出现的一种快速成型技术。SLA制作的铁塔原型27光固化工艺的成型过程如图所示。28光固化成型有其独特的特点，包括:①尺寸精度高。②表面质量好。③可以成型结构复杂、尺寸比较精细的原型。④可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失模。与其他快速成型技术和传统的减材制造技术相比，光固化成型工艺还存在很多缺点：①尺寸稳定性差。②需要对工件设计支撑结构。③设备运转和维护费用较高。④可使用的材料种类较少。⑤需要二次固化。29一、光固化快速成型设备结构

SLA设备硬件介绍

SLA设备30以SLA550型光固化快速成型设备为例介绍光固化快速成型设备的构造以及操作。1、成型室成型室是SLA设备的打印工作空间，其中包括工作平台、刮平器以及树脂槽等部分。

31树脂槽，用来盛放光敏树脂。树脂槽侧面靠近地面的阀用来排放树脂。

322、急停按钮设备在打印过程中出现紧急情况时，按压急停按钮可停止运作设备的运动系统，可以避免因紧急故障而损坏设备。待排除设备问题后，再顺时针旋转急停按钮设备即可正常工作。

333、温控器温控器，监控当前工作条件下成型室内的环境温度与所设置的设备温度。

344、显示器SLA550打印机显示器为电阻触摸显示器。5、按键与蜂鸣器

356、激光控制柜激光电源控制器安装在设备右下角柜中。激光系统为机器的重要组成部分，除去开、关激光器外，其他操作应在专业技术人员的指导下进行。36二、SLA设备基本操作1、SLA工艺工作过程SLA工艺工作过程中主要经过三个步骤：模型预处理、打印、后处理。

372）关停机器①依次关闭加热按键（HeaterOn）、灯光按键（LightOn）②关闭计算机③关闭激光器④关闭激光按键（LaserOn），机关系统断电⑤关闭控制按键（ControlOn）,机器控制系统断电⑥旋转机器背面的电源开关，关闭机器电源

如果长时间停用设备，还需要排空树脂槽中的树脂。383、SLA设备的操作流程39为保证SLA设备在日常的生产中能够正常运作，要定期对其进行保养维护。具体的维护工作包括：1）取零件时，树脂容易滴到机器上，导致脏污，每日擦拭一次成型室内的机器表面。2）保持设备外观清洁，每日擦拭一次