熔融沉積造型3D打印噴頭工作原理
3D打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，并通過逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱添加制造。熔融沉積造型采用熱熔噴頭，使處于半流動(dòng)狀態(tài)的材料按CAD分層數(shù)據(jù)控制的路徑擠壓并堆積在指定的位置凝固成原型，逐層擠出堆積，凝固后形成整個(gè)原型或零件。其組成系統(tǒng)包括：高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、成型環(huán)境等。本文所研究內(nèi)容主要涉及噴射系統(tǒng)。基于熔融沉積制造技術(shù)的3D打印機(jī)噴頭的工作原理如下圖所示。
3D打印機(jī)噴頭由定位區(qū)、進(jìn)給區(qū)、熔絲區(qū)和增材區(qū)組成。定位區(qū)作用是使絲料初定位，讓絲料能準(zhǔn)確流暢地進(jìn)入進(jìn)給區(qū)；進(jìn)給區(qū)由主動(dòng)齒輪和從動(dòng)軸承輪組成，兩輪中間保持特定的間隙，間隙大小值要足以使絲料在兩輪的夾緊摩擦力F作用下向前穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；熔絲區(qū)由喉管通道、穩(wěn)定架、隔熱層和加熱塊組成，在此處未熔化的絲料和熔融狀的絲料在通道中形成活塞作用，迫使絲料從噴嘴噴出；增材區(qū)由噴嘴、工作臺(tái)和工件組成，在增材打印過程中，X、Y方向由噴頭運(yùn)動(dòng)控制，Z方向即每層打印厚度由工作臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)控制。從其原理可知，造成打印表面精度差的原因在于噴頭在X、Y向的運(yùn)動(dòng)，本文不研究控制噴頭運(yùn)動(dòng)的電機(jī)精度和絲杠傳動(dòng)精度等因素，而從噴頭由于加熱塊高溫引起的在X、Y向變形量展開研究，進(jìn)而為優(yōu)化改進(jìn)噴頭機(jī)構(gòu)提供理論依據(jù)。
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