3D打印机喷嘴：影响成品制造精度的关键
【3D打印机喷嘴：影响成品制造精度的关键】 小小的喷嘴 ， 是3D打印机上必不可少的组成部分 。 别看它体积不大 ， 起到的作用却不小 。
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智能制造网讯 3D打印一体成型、无需开模、生产周期短 ， 特别适用于生产及快速交付结构复杂产品、小批量产品 ， 因此被世界各国广泛用于原型制作、定制生产以及复杂零部件制造等领域 。 在整个设计阶段 ， 从概念建模 ， 到设计展示、确认 ， 以及功能原型、模具制造 ， 一直到可暂时使用的部分组件 ， 定制化的终端产品 ， 3D打印都可以覆盖到 。 近几年 ， 3D打印产业链日益完整 ， 产业规模不断壮大 ， 新品迭代速度加快 。
在我国3D打印市场中 ， 3D打印设备仍然占据主导地位 。 2019年 ， 中国3D打印设备产业规模达70.86亿元 ， 与2018年相比增长28.3% ， 在3D打印产业中占比45% 。 2019年 ， 中国3D打印设备产业结构中 ， 专业级3D打印设备产业规模57.11亿元 ， 占比达到80.6%；桌面级3D打印设备产业规模13.75亿元 ， 占比为19.4% 。
3D打印机上不能缺少的一个部件 ， 就是喷嘴 。 眼下 ， 国内市场上出现了多种品牌的3D打印机 ， 有单喷头和双喷头的 。 如果需要打印一些复杂的创意作品 ， 有很多的圆弧斜面或镂空装饰 ， 可以选择双喷头的3D打印机 ， 一个头打印模型 ， 一个头打印可溶性支撑 ， 打好后在水中溶化支撑物获得光滑的支撑面 ， 那双喷头是一个不错的选择 。
3D打印机喷嘴对于成品制造的影响 ， 主要体现在两个方面 ， 一是喷嘴直径 ， 二是喷嘴温度 。 众所周知 ， 与磨铣、车削、钻孔传统制造技术相比 ， 3D打印将耗材层层堆积 ， 是用“加法”实现的技术 。 工程师们只需在电脑中设计出零部件 ， 通过软件平台连接打印机 ， 3D打印技术就会将耗材逐层叠加 ， 逐步“搭”成最初设计的形状 ， 实现“无中生有” 。
基于此 ， 层厚度设定也影响成品的粗糙度和呈现效果 。 使用大直径喷嘴 ， 那层厚度就更厚 ， 虽然打印速度更快 ， 但成品会比较粗糙；反过来讲 ， 使用小直径喷嘴 ， 整个3D打印过程时间虽然增加了 ， 但成品更精致 。 喷嘴直径一般只有0.2mm、0.3mm、0.4mm这三种 。 之所以不能再小 ， 是由于耗材的非牛顿流体的流动性质决定的 ， 直径过小会导致流动阻力增大 。
喷嘴温度决定材料的堆叠性能、粘接性能、线材流动和挤出线宽 。 如果喷嘴温度太高 ， 材料偏向液态 ， 粘度系数降低 ， 流动性增强 ， 挤出太快而不能形成精确可控的长丝 。 因此 ， 当设定喷嘴的温度时 ， 工作人员应根据所选择的金属丝的特性在一定范围内选择 ， 以确保挤出的金属丝处于熔融流动状态 。
积极进行日常预防、维护 ， 能减少3D打印喷头发生故障的概率 。 定期给喷嘴进行清洁是预防喷头堵塞有效的方法 ， 尤其是对于那些经常更换不同耗材的人群 。 不同的耗材具有不同的特性 ， 对温度变化的反应也不尽相同 。 所以在更换耗材时 ， 需要在打印头过热时进行更换 ， 以防止材料冷却 ， 装入新耗材时 ， 也不要用力将耗材推入打印头中 ， 这样可以防止打印头内部材料堆积 。
总结起来 ， 3D打印技术是一种新兴的高科技技术 ， 综合应用了激光技术、CAM/CAD技术、光化学、材料科学等诸多方面的技术和知识 。 虽然3D打印技术目前还不能完全取代传统制造技术 ， 但是3D打印在制鞋、轮胎、铸造等传统产业已经崭露头角 。
今后 ， 3D 打印技术的不断成熟 ， 将推动包括新材料技术、智能制造技术、堆积制造技术实现新的飞跃 。 与此同时 ， 3D打印设备的类型也将更加丰富 。 有了技术加持和3D打印设备的支撑 ， 各类产品制造的精度和整体呈现效果也有望实现新的提升 。
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