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耶鲁大学科学家开发低成本FDM3D打印技术
时间:2021-08-01 00:02 点击次数:
本文摘要:3D打印机技术在理论上限于于任何类型的生产,但在实际应用于中依然受到很多的容许。其中最重要的是质量价格比。 如果您是一家初创企业,想尽量地省钱,那么FDM3D打印机不会看上去不俗。但是要单论3D打印质量和材料强度,选择性激光工件(SLS)技术和光固化(SLA)3D打印机不会带来您更佳的结果。 那么您该怎么中选呢?

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3D打印机技术在理论上限于于任何类型的生产,但在实际应用于中依然受到很多的容许。其中最重要的是质量价格比。

如果您是一家初创企业,想尽量地省钱,那么FDM3D打印机不会看上去不俗。但是要单论3D打印质量和材料强度,选择性激光工件(SLS)技术和光固化(SLA)3D打印机不会带来您更佳的结果。

那么您该怎么中选呢?  幸运地的是,耶鲁大学机械工程和材料科学系由的两位科学家JosephT.Belter和AaronM.Dollar的研究成果,廉价的FDM技术也能打印机出有更加强劲的3D对象。根据这两位科学家最近在《PlosOne》杂志上公开发表的一篇论文,他们正在探寻将低成本的FDM3D打印机技术与强度更佳的树脂材料结合。比如用于ABS和PLA材料的3D打印机对象,在打印机已完成后将更加强劲的树脂流经其简单的中控结构,这样不会使用户既能保有FDM3D打印机的益处(廉价),又为其在生产领域更加普遍的应用于建构了可能性。  两位科学家在论文称之为,这种方法非常非常简单。

通过在打印机部件中细心摆放空隙,后用高强度的树脂填满它们,我们可以将零部件整体的强度和刚性分别提高45%和25%。他们写出到。该方法保有了3D打印机较慢和更容易结构的益处和生产简单几何形状的能力。

  当然,目前我们早已有了一些提高3D打印机对象强度的方法,比如3D打印机出有简单的内部承托结构,或者优化层与层之间的粘合强度等。但是,Belter和Dollar认为,这些技术依然受到线材自身强度的容许。习过材料科学的学生可能会实在,只不过ABS或PLA与其它树脂材料的差异性并不是过于大。

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但是ABS和PLA对象在打印机过程中不会丧失很多抗拉和挠性强度而流经的树脂则没这种损失。  为了测试他们的理论,Dollar和Belter用于几种方法来给3D打印机的设计中引进管道和中空区域讲解运河和中空区域,然后往里面流经普通的树脂:其中两个填满了聚氨酯树脂和一个则是标准的双组分环氧。

  这些测试表明,让中空模式发挥作用的最必要方法是根据部件的预期功能引进简单相连的空洞结构。例如,如果一个3D打印机的部件必须在螺栓孔附近减少强度,那么可以专门为这些区域设计一些中空结构起着强化起到,而不必须针对整个部件设置空洞结构。用于这种方法设计的部件具备最低的强度重量比,因为流经的树脂被用在了适合的方位。他们写到。

  在打印机出有具有设计好空腔的零部件之后,科学家们在上面打了一个1毫米的孔,然后用注射器通过该孔流经树脂。静脉注射部位似乎应当自由选择树脂会外泄出来的地方,为了防止空气挤满在里面,可以自由选择铁环一些通气孔。然而烧结过程对于普通的家庭用户来说就较为艰难了,因为你必须一些额外的设备。

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根据材料制造商的建议,上述树脂在流经3D打印机部件之前必须在真空室里展开脱气。而在烧结期间,零部件不会被放入一个60PSI的压力室里,以尽可能避免在树脂内构成气泡。

他们说明说道。  然而,测试的结果是令人印象深刻印象的,各个部件都被证明享有更高的无限大剪切强度和倾斜强度。

科学家们用于了一个Instron材料测试系统,对零部件展开了三点倾斜测试。在三点倾斜样品中,一个在非常简单打印机的中空结构里填满了环氧树脂的部件整体抗曲强度比最替代性的普通ABS3D打印机对象高达24%;而环氧树脂填满的样品刚性也低了25%。他们写到。

一个仅次于的优势在于强度和刚性相对于重量的比率分别提高了13.6%和16.1%。  IE-3076聚氨酯树脂的流经也很顺利:IE-3076被证明将3D打印机对象的刚性提高了25%。他们写到。

他们的论文名称是《用于填充填满技术增强3D打印机的熔融沉积成型部件Strengtheningof3DPrintedFusedDepositionManufacturedPartsUsingtheFillCompositingTechnique》。


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