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什么是线材和颗粒3D打印机?

2021年10月20日

线材挤出:线材通过齿轮挤出机进料,该挤出机向线材施加压力以将其推入加热块,该加热块熔化要通过喷嘴挤出的聚合物。

颗粒挤出:材料颗粒通过料斗送入料筒,料筒通常有多个加热区。在这个机筒内部是一个电机驱动的螺杆,它驱动颗粒通过机筒,通过喷嘴挤出。

颗粒的优点:

流量/沉积速率

任何 3D 打印机的流速通常以磅/小时或千克/小时为单位。流速越高,打印零件的速度就越快。长丝挤出机的流速受齿轮推动长丝的速度和喷嘴孔口直径的限制。为了保持高质量打印所需的压力和熔体一致性,喷嘴直径必须小于灯丝直径,最大为 2.85 毫米。因此,使用 2.4 毫米喷嘴时,我们在G12上能够实现的最高灯丝流速(以及我们在任何地方看到的最高)约为 1 公斤/小时。

另一方面,颗粒挤出机的流速仅受螺杆尺寸和速度的限制。通常,颗粒挤出机的喷嘴尺寸也更大,从而允许更高的流速。例如,G12的颗粒挤出机使用高达 5 毫米的喷嘴,可以打印 2.5 公斤/小时。 G12的运行速度约为 40 公斤/小时,喷嘴尺寸可达约 12 毫米。

选择和成本

使用颗粒原料打印为更多种类的材料选择打开了大门。市场上的长丝数量仍在快速增长,但由于自 1800 年代以来一直存在注塑成型的广泛使用,因此它无法与可用的粒料热塑性塑料的纯粹选择和种类相匹配。也有某些颗粒状材料根本不可能以长丝形式生产。例如,某些碳纤维含量非常高的塑料太脆而无法成功缠绕。

对于给定的材料类型,颗粒成本通常比其长丝对应物便宜约 10 倍。这是因为制造灯丝所需的制造过程中需要额外的步骤。随着更坚固、更耐热的热塑性塑料,这一点变得更加突出,因为将颗粒加工成长丝需要更多的能源和环境控制。

大版画

找到一个 5 公斤的长丝线轴?相当容易。找到一卷 20 公斤的工程级长丝——祝你好运。颗粒的一大优势是我们可以自动化干燥材料和填充料斗的过程。如果您要打印 30 公斤的零件,如果您使用的是灯丝,则可能需要协调和计划 6-7 次线轴更换。中间打印线轴更换涉及很多风险,例如保持适当的层附着力,因为暂停打印会导致额外的冷却。在打开门以完成灯丝更换时,您还有可能会从加热室中损失一些热量,这通常会导致您的零件翘曲/变形。如果您使用的是颗粒,则不会遇到这些问题。您只需要装满烘干机并开始打印。如果您的零件重量超过烘干机的填充容量,您可以设置它,以便烘干机在整个打印过程中自动从盖洛德材料重新填充。

长丝的优点:

专为 3D 打印设计的材料

由于当今市场上的大多数 3D 打印机都使用长丝,因此大多数 AM 热塑性塑料制造商更关注开发长丝而不是颗粒。在使用碳纤维等添加剂对材料进行改性时尤其如此,添加碳纤维通常是为了减少翘曲或增加强度。

渗出和回缩

虽然G12的颗粒挤出机具有防止在挤出路径末端材料额外渗出的技术,但大多数颗粒挤出机不能很好地处理渗出,这通常会导致开始/停止接缝有些难看。为了真正防止渗出,颗粒挤出机需要在路径末端反转螺杆方向,这可能对挤出机有害。另一方面,通过在挤出路径的末端向后缩回细丝,细丝处理渗出更好。由于灯丝在将其送入喷嘴的齿轮内受到很大限制,因此微调收缩以实现一些非常干净、光滑的接缝要容易得多。

便于使用

想做一个实质性的改变?加热热端并拉出灯丝。想要开始调整新材料吗?长丝挤出机通常有一个加热区要控制,并且只对流速稍作修改。颗粒挤出机通常有多个加热区,以及不同材料推荐的不同螺杆转速,这就增加了微调不同材料的复杂性。
复杂的印刷品。

长丝喷嘴通常比颗粒挤出机喷嘴的尺寸更小,这允许更小的层高和挤出宽度。这与更好的回缩和更严格的公差一起,使您可以使用细丝与颗粒材料获得更精细的细节和更复杂的几何形状。

热量管理

使用长丝印刷,挤出塑料的热管理往往更容易。使用较大的颗粒喷嘴进行打印时,您可能会遇到这样一种情况:挤出的珠粒保留了过多的热量,并且没有完全冷却并固化到足以支撑下一层。这会导致流挂和打印失败。另一方面,由于前一层太冷而无法很好地粘合,因此层时间太长会导致层粘合性差。使用较小的灯丝喷嘴,此操作窗口要大得多,因此这不是什么大问题。

可溶性支持

虽然有多种颗粒材料可供选择,但在很大程度上要归功于注塑行业,可溶性支撑材料不是其中之一。可溶性支撑材料以细丝形式更广泛地获得,有多种类型和供应商。这是我们为G12配备颗粒挤出机的最大原因之一,以利用颗粒打印,同时还能够使用长丝形式的可溶性载体。

我们会推荐什么?

两个都可以!颗粒的成本节省为利用 3D 打印开辟了大量机会,并且通常可以将打印速度加快大量时间。而且,颗粒打印机可以适用不同性能的颗粒材料,用户可以根据应用自己选择。另一方面,线材可以产生具有更严格公差和更复杂几何形状的高度详细的印刷品。两种类型的挤压都有其优点和缺点,您选择哪种完全取决于您的零件和应用要求。
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