熔融沉积成形工艺的特点
熔融沉积快速成形工艺是各种快速成形工艺中发展速度最快的一种,基于熔融沉积工艺的美国Strata-sys公司的市场占有率近三年均接近或超过50%,稳居市场前列。熔融沉积成形技术已引起众多快速成形研究机构的重视,成为快速成形研究的热点。该技术如此受到青睐是因为它具有以下特点:
1)成形材料广泛。由于熔融沉积工艺的喷嘴直径一般为0.1~1mm,所以,一般的热塑性材料如塑料、蜡、尼龙、橡胶等,作适当改性后都可用于熔融沉积工艺。同一种材料可以作出不同的颜色,用于制造彩色零件。该工艺也可以堆积复合材料零件,如把低熔点的蜡或塑料熔融时与高熔点的金属粉末、陶瓷粉末、玻璃纤维、碳纤维等混合作为多相成形材料。
可成形材料的广泛性是导致熔融沉积技术快速发展的根本原因,因为它最大限度地满足了用户对可成形材料多样性的要求。
2)成形设备简单、成本低。熔融沉积工艺是靠材料熔融实现连接成形,不像立体光固化、叠层实体制造、激光选区烧结等工艺靠激光的作用来成形。由于不采用激光器及其电源,大大简化了设备,使设备成本降低。熔融沉积快速成形机的运行、维护也相对容易,工作可靠。
3)成形过程对环境无污染。熔融沉积工艺所用的材料一般为无毒、无味的热塑性材料,因此对周围环境不会造成污染。设备运行时噪声也很小。
4)容易向两极发展,制成桌面化和工业化的快速成形机。桌面制造系统是快速成形领域产品开发的一个热点,桌面化快速成形机作为CAD系统三维图形输出的外设而广泛被人们接受。由于是在办公室环境中使用,因此要求桌面制造系统体积小,操作、维护简单,噪声、污染少,且成形的速度快,但精度要求可适当降低。
根据以上分析,熔融沉积快速成形机恰好能满足这些要求,如Stratasys公司推出的Dimension、北京殷华公司推出的MEM-200和北京太尔公司推出的Printer3D等。据报导它们进入市场之初,即显示出桌面制造系统巨大的市场潜力。它已像打印机一样占据设计室的一席之地,完成设计的三维打印,帮助设计者进行设计验证,快速开发产品。实践证明熔融沉积RP工艺是实现桌面化快速成形的最佳工艺之一。
与此同时,也同样适合于发展成制作大型零件的工业化快速成形机。对工业化快速成形机的主要要求是成形零件尺寸较大,精度和强度都较高,速度较快,可满足一般应用需要。比如,如北京殷华公司最近推出的MEM-320和MEM-450分别可成形最大尺寸达(320×320×350)mm3和(400×400×450)mm3的零件,Stratasys公司推出的FDMMAX-UM可以成形最大尺寸达(600×500×600)mm3的零件,深受工业界欢迎。