3.6　熔融沉積成形打印設(shè)備

生產(chǎn)熔融沉積式3D打印機(jī)的單位主要有美國的Stratasys公司、3D Systems公司、MakerBot公司、Med Modeler公司以及國內(nèi)的清華大學(xué)等。其中，Stratasys公司的FDM技術(shù)在國際市場上占比最大。由于在幾種常用的快速成形設(shè)備系統(tǒng)中，唯有FDM系統(tǒng)可在辦公室內(nèi)使用，為此，Stratasys公司還專門成立了負(fù)責(zé)小型機(jī)器銷售和研發(fā)的部門（Dimensionl部門）。

自推出光固化快速成形系統(tǒng)及選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)后，3D Systems公司又推出了熔融沉積式的小型三維成形機(jī)Invision 3-D Modeler系列。該系列機(jī)型采用多噴頭結(jié)構(gòu)，成形速度快，材料具有多種顏色，采用溶解性支撐，原型穩(wěn)定性能好，成形過程中無噪聲。

3.6.1　Stratasys公司的3D打印機(jī)

2014年11月，Stratasys公司推出2款基于FDM技術(shù)的Fortus 3D打印機(jī)：Fortus 450mc和Fortus 380mc。

該系統(tǒng)有一個(gè)新的觸摸屏界面，允許用戶調(diào)整打印作業(yè)不中斷運(yùn)作，并可以實(shí)現(xiàn)比原3D打印機(jī)高達(dá)20%的打印時(shí)間和打印復(fù)雜的幾何形狀。

Fortus 450mc具有打印406mm×355mm×406mm模型的能力（圖3-14），并且它的打印分辨率高達(dá)0.127～0.330mm。該Fortus 450mc有兩個(gè)模型材料和兩個(gè)支撐材料罐的容量。

Fortus 380mc 3D打印機(jī)和 Fortus 450mc具有相同的功能，F(xiàn)ortus 450mc包括構(gòu)建溫度分布均勻和數(shù)字觸摸屏。 該三維打印機(jī)可以在相同的分辨率下比Fortus 450mc快20%的打印速度，但它只能打印355mm×305mm×305mm的模型。Fortus 380mc材料容量包括兩個(gè)罐，一個(gè)用于模型，一個(gè)用于支撐材料。 該Fortus 380mc是理想的復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備，適合生產(chǎn)更小的零件，如大中型制造企業(yè)夾具和工具制造。

表3-4為Stratasys公司生產(chǎn)的熔融沉積式3D打印機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

表3-5為Stratasys公司生產(chǎn)的熔融沉積式3D打印機(jī)用的成形材料特性。支撐材料為水溶性材料或手工易剝離材料BAS。在這種3D打印機(jī)上用ABS塑料等材料成形時(shí)，工件會(huì)有較大的翹曲變形。為消除這一弊端，必須將成形室封閉并加熱至恒定溫度（約70℃），使工件一直處于恒溫狀態(tài)，從而減小翹曲變形，保證應(yīng)有的幾何精度。

圖3-15為Stratasys公司生產(chǎn)的熔融沉積式3D打印機(jī)的成形件。

3.6.2　3D Systems公司的3D打印機(jī)

作為全球最早的快速成形設(shè)備供應(yīng)商，3D Systems公司的FDM產(chǎn)品包括Glider、Cube、CubeX、3DTouch和RapMan等，可以打印三種顏色的ABS和PLA塑料。CubeX有多種打印模式，并提供“標(biāo)準(zhǔn)”“高清晰度”兩種選項(xiàng)。

圖3-16為Glider 3D打印機(jī)，該款打印機(jī)的成形速度為23mm/h，尺寸為508mm×406.4mm×355.6mm；制作層厚為0.3mm，噴嘴直徑為0.5mm，位置精度為0.1mm，質(zhì)量為7kg，模型尺寸為203mm×203mm×140mm。使用材料為直徑3mm的PLA（白、藍(lán)、綠）和ABS（黑、紅）絲材，如圖3-17所示 。

圖3-18為CubeX 3D打印機(jī)，CubeX的設(shè)備尺寸是515mm×515mm×589mm，打印精度是0.1mm，打印速度是100mm/s。由于該款打印機(jī)并不是全封閉的，所以在保溫、防塵、防風(fēng)、防氣味、安全方面做得不夠，易受外界的干擾。

圖3-19為BFB 3DTouch桌面級(jí)3D打印機(jī)及其成形件，被稱為最具性價(jià)比的個(gè)人3D打印機(jī)。打印尺寸為275mm×275mm×210mm，直接從USB打印，不需要PC連接，屏幕觸摸控制，可提供雙頭和三頭升級(jí)選配，打印更自如。外觀采用的是漂亮的金屬支架和亞克力材料制作，簡潔開放式設(shè)計(jì)，時(shí)尚大方。最大打印速度為15mm³/s，外形尺寸為515mm×515mm×598mm，擠壓機(jī)尖端最高溫度為280℃，材料為聚乳酸/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料/可溶解清潔透明聚乳酸。

3.6.3　上海富奇凡公司的HTS系列3D打印機(jī)

上海富奇凡公司生產(chǎn)的HTS系列材料沉積式3D打印機(jī)，采用輥輪-螺桿式熔擠系統(tǒng)，擠壓噴頭內(nèi)的螺桿和送絲機(jī)構(gòu)用同一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，送絲機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)齒輪和兩對送絲輥組成。外部計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿；同時(shí)，又通過傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)送絲輥，將直徑為4mm的塑料絲送入噴頭。在噴頭中，由于電熱棒的加熱作用，塑料絲呈熔融狀態(tài)；并在變截面螺桿的推擠下，通過內(nèi)徑為0.2～0.5mm的可更換噴嘴沉積在工作臺(tái)上，在冷卻后形成工件的截面輪廓。圖3-20、圖3-21分別為HTS系列熔融沉積臺(tái)式3D打印機(jī)和樣件。表3-6為HTS系列熔融沉積臺(tái)式3D打印機(jī)技術(shù)參數(shù)。

這種熔擠系統(tǒng)可以看成是“螺桿式無模注射成形機(jī)”。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率大，能產(chǎn)生很大的擠壓力，因此能采用黏度很大的熔融材料，成形工件的截面結(jié)構(gòu)密實(shí)、品質(zhì)好。這種材料擠壓式3D打印機(jī)采用單個(gè)擠壓噴頭，成形材料和支撐材料為同種材料，借助沉積工藝與參數(shù)的變化使支撐結(jié)構(gòu)易于去除。所用的塑料絲是與國外著名公司共同開發(fā)的尼龍基絲料，價(jià)格低，不吸潮，成形時(shí)翹曲變形很小，成形室不需封閉加熱保溫，能保證成形件具有良好的尺寸精度與表面品質(zhì)。

圖3-22、圖3-23分別為HTS系列熔融沉積立式3D打印機(jī)和樣件。表5-7為HTS系列熔融沉積立式3D打印機(jī)技術(shù)參數(shù)。