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淺析桌面級與工業級3D打印機的對比及應用場景

淺析桌面級與工業級3D打印機的對比及應用場景

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【摘要】:
目前市場上大多數桌面級3D打印機均基于熔融沉積建模(FDM)技術。它們與高端工業級3D打印機成型原理相似,因為它們都是基于材料擠出和熔融熱塑性塑料通過噴嘴的逐層沉積,但是它們的功能不同。本文將討論桌面級和工業級FDM3D打印機之間的主要區別,并提供有關選擇適合您的應用程序的機器的指導。

目前市場上大多數桌面級3D打印機均基于熔融沉積建模(FDM)技術。它們與高端工業級3D打印機成型原理相似,因為它們都是基于材料擠出和熔融熱塑性塑料通過噴嘴的逐層沉積,但是它們的功能不同。本文將討論桌面級和工業級FDM 3D打印機之間的主要區別,并提供有關選擇適合您的應用程序的機器的指導。

 

 

工業級3D打印機的構建尺寸很大,并且能夠批量制造零件。

下表總結了典型的臺式FDM 3D打印機和典型的工業FDM機器的主要區別。

精度

通常,幾何公差和零件精度取決于3D打印機校準和模型復雜程度。通常,工業級3D打印機生產的零件比桌面級3D打印機精度更高,這是因為在打印過程中對處理參數的控制更加嚴格。工業設備在每次打印之前都要運行校準算法,包括一個加熱室,以最大程度地減少熔融塑料的快速冷卻(例如翹曲)的影響,并且可以在更高的打印溫度下運行。這些機器大多數都支持雙重擠壓。這允許沉積水溶性支撐材料,該支撐材料在后處理過程中被去除并產生光滑的表面,并使其更容易打印出復雜的零件。

另一方面,桌面級3D打印機也在加入很多高級設置,并且目前市場上有支持這些高級功能(例如校準算法,加熱室,更高的打印溫度和雙重擠出)的3D打印機。經過校準的桌面級3D打印機可以生產具有相當高的尺寸精度(通常公差為±0.5毫米)并且具有與工業級3D打印機相同的最小特征尺寸(即約1毫米)的零件。對于大多數應用而言,此精度已足夠。桌面打印中使用的大多數材料都允許在后處理步驟中精確加工關鍵尺寸(例如孔)或詳細特征(例如螺紋)。

 

 

桌面級3D打印機非常適合快速,用戶友好,經濟高效的原型制作

材料

桌面級3D打印機上最常用的材料是PLA。PLA易于打印,并且可以生產具有更精細細節的零件。當需要更高的強度,延展性和熱穩定性時,通常使用ABS。ABS更容易翹曲(由于收縮),并且打印零件的幾何形狀會禁止其使用,尤其是在沒有加熱腔室的機器中。PETG是另一種日益流行的替代材料,它的材料特性可與ABS相媲美,并且易于打印。這三種材料適用于大多數3D打印應用,從形式,裝配和功能的原型制作到模型或功能零件的小批量生產。工業級3D打印機主要使用工程塑料(ABS,聚碳酸酯(PC)或Ultem)。

這些材料通常裝有某些添加劑,這些添加劑會改變其性能,并使其特別適合某些工業需求(例如,高沖擊強度,熱穩定性,耐化學性和生物相容性)。某些使用工業3D打印的材料具有與注塑成型零件相似的材料特性,并且通常對于制造功能性零件而言“足夠好”。這些材料的耐高溫性能也意味著它們適合用于低倍注塑成型的模具打印。

生產能力和成本

桌面和工業3D打印機之間的主要區別在于相關的成本。桌面級3D打印機的日益普及極大地降低了擁有和運行FDM機器的成本以及耗材的成本和可用性。

工業級3D打印機的生產能力通常大于桌面級3D打印機,工業3D打印機具有較大的打印平臺,這意味著它們可以一次打印更大的零件,也可以同時打印更多模型。

 

 

工業級3D打印機生產線

FDM是市場上最流行的3D打印技術之一,因為它可以用耐用的材料生產高質量的零件,并隨著時間的推移保留良好的機械性能。桌面和工業級3D打印機的尺寸精度均適用于大多數原型設計,建?;蛐∨恐圃煲?。

兩種級別的3D打印機的最小特征尺寸受噴嘴直徑和層厚度的限制。材料擠壓使得無法生成幾何尺寸小于層高(通常為0.1 – 0.2 mm)的垂直特征(沿Z方向)。 相對較高的層厚度也會引入不希望的“階梯”效應。此外,不能產生小于噴嘴直徑(通常為0.4 – 0.5 mm)的平面特征(在XY平面上),并且壁還必須至少大于噴嘴直徑(即0.8至1.2 mm)的2至3倍。當需要光滑的表面和非常精細的特征時,可能需要進行后處理(例如噴砂,機械加工等)可能更適合使用其他3D打印技術(例如SLA或SLS)。

總結

對于要求公差大于1 mm的設計,具有特定材料特性(耐熱或耐化學性)或較大的制造尺寸(大于200mm x 200mm x 200 mm)的工程材料,工業級3D打印機是最佳的FDM解決方案,但制造成本較高。

桌面級3D打印機適用于原型設計和小批量生產要求,可提供非常短的交貨時間并以低成本提供多種材料。通常,±1%的公差足以滿足大多數裝配和原型應用的需求。當需要非常精細的細節時,應考慮使用其他3D打印方法(例如SLA或SLS)。

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