2009年以來，便攜式3D打印機的主要專利已經到期，3D打印已經發展成為一個行業。 因此，3D打印機是我們這個時代的決定性產品之一。

目前，3D 打印機幾乎可用於創建您能想到的一切，例如儀器、相機設備、醫療模型、手機和個人技術配件、家居裝飾、玩具和時裝。 它的應用幾乎是無止境的。 理論上，3D打印可以製造任何固體物體。 儘管一些技術限制阻礙了特定尺寸和特定材料的打印，但科學家們一直在研究如何快速提高能力。

最流行的 3D 打印類型是熔融沈積建模 (FDM)，也稱為保險絲製造。 熔絲沉積造型的工作原理是當塑料燈絲上升、下降或超過指定的XYZ坐標時，它通過噴嘴熔化並擠壓一卷塑料燈絲。

使用 FDM 流程創建這樣的產品：

·使用CAD軟件生成三維模型。

·CAD模型導出為立體光刻文件（.stl格式），然後導入切片軟件。

· 文件分層，生成特定的刀具路徑。

· 設計被發送到打印機。

根據零件的尺寸和復雜性，零件可以在幾分鐘、幾小時或幾天內通過增材製造生產。

為 3D 打印產生熱量

畢竟，熔​​融沈積建模是關於熱量的。 3D 物體是通過熔化、成型和冷卻塑料製成的。

FDM 打印機的幾個關鍵組件可以產生和管理熱量：

·擠出機。

·印刷床。

·分層散熱風扇。

仔細研究每一個將解釋它們如何影響打印結果。

擠出機。 擠出機是大多數打印機技術所在。 它由冷端和熱端組成，其中冷端將長絲拉過系統，熱端在擠出時熔化長絲。

擠出機熱端內部是一個加熱塊。 通常，它由鋁製成，並由加熱箱加熱。 當燈絲穿過熱管到達噴嘴時，加熱元件將其熔化。

擠出機中還有一個散熱器風扇。 該冷卻元件有助於防止熱量進入需要保持較低溫度的擠出機部件。

擠出機中另一個值得一提的組件是熱敏電阻或熱電偶。 這件可以感應並幫助調節熱端的溫度。

打印床。 印刷床是在印刷過程中以指定形狀沉積細絲的表面。 大多數印刷台都被加熱，以防止塑料冷卻過快而導致產品翹曲。 打印床通常保持在 122 到 212°F（50 到 100°C）之間。 具體的溫度要求取決於所用燈絲的類型。

有些打印機沒有加熱床。 這些機器可以打印的材料是有限的。 同樣，材料可能不會粘在這些床上，熔化的部分更有可能從打印中間彈出。

分層冷卻風扇。 分層冷卻風扇在離開噴嘴後冷卻塑料。 此元素可幫助創建的產品在打印時保持其形狀。

控制熱量：處理與熱量有關的問題

由於 3D 打印在很大程度上依賴於熱量，因此任何溫度問題都很容易破壞整個過程。 3D打印中遇到的常見問題包括：

·高溫蠕變。

· 扭曲和彎曲。

· 融化或變形的指紋。

· 較高印刷側有裂紋。

·在印刷品底部附近彎曲。

· 模糊或未定義的第一層

由於溫度不理想，製造商可能會遇到此類問題。

隨著 3D 打印研發的不斷深入，尖端技術不斷進步，可以更精確地控制更高的溫度，從而產生高質量的打印和難以處理的材料。

高溫蠕變。 當熱量通過擠出機的熱端不規則地擴散時，就會發生熱蠕變。 當長絲在擠出過程中冷卻時，熱量會上升到熱障管中。 這會導致燈絲加熱膨脹過快，並粘在熱障管壁上。 熱蠕變會導致堵塞和停止打印，這很難去除。

因此，熱障管的設計通常有助於防止熱蠕變。 管中的凹槽或電線有助於防止熱量進入不應該進入的空間。 此外，還可以採取一些預防措施來防止熱蠕變。 首先，在加熱塊周圍添加陶瓷絕緣膠帶。 其次，避免在不打印時讓打印機發熱。 第三，避免使用會不規則膨脹的低端長絲。 最後，如果可能，請務必在打印後取出燈絲。

扭曲和彎曲。 擠出後塑料冷卻過快會導致產品翹曲。 因為塑料在冷卻時會輕微收縮，所以快速冷卻會導致塑料在變硬時彎曲。

將塑料保持在印刷床上的熔化溫度以下可以防止翹曲。 如果發生翹曲，很可能需要提高壓床的溫度。

熔化或變形的印刷品。 設計時看起來很鬆，因為太熱了。 FDM 打印需要在提供良好流動性的溫度和確保快速固化的溫度之間取得良好的平衡。

要校正看起來熔化的打印件，請調整溫度設置。 首先，確保溫度在材料的適當參數範圍內。 接下來，嘗試每次將噴嘴溫度降低 9°F (5°C)。

較高印刷品的側面有裂縫。 有時，當 3D 打印機產生更高的碎片時，一些更高層之間會出現裂縫。 這是因為這些層離打印床的熱量太遠了。 擠出後，長絲冷卻太快，沒有達到合適的粘度。 這會導致層與層之間出現小空間或裂縫。

為防止燈絲冷卻過快，請嘗試將擠出機溫度提高約 18°F (10°C)。

靠近底部彎曲或彎曲 當模型的重量壓在未充分冷卻的底層時，它會彎曲或彎曲。

底層的這種變形可以通過確保更快的冷卻來補救。 這可以通過將打印床的溫度降低 9°F (5°C) 來實現，直到獲得所需的結果。

模糊和未定義的第一層。 有時，第一層變得非常模糊。 發生這種情況時，角度似乎沒有定義，燈絲線條看起來很粗糙。 這通常是由於印刷床太熱，導致塑料變形。

這個問題的解決方案可能很明顯。 可能需要每次將打印床溫度降低 9°F (5°C)，直到獲得所需的結果。

材料溫度限制

燈絲有多種選擇。 細絲有不同的顏色、質地和效果，從在黑暗中發光到木材的外觀和氣味。 掌握使用這些不同材料的一個重要部分是了解每種材料的具體溫度要求。 不注意這些參數可能會導致已經提到的任何與溫度相關的問題。

溫度越高，可能性越大。 當 3D 打印機能夠在生產過程中保持更高的溫度時，可供選擇的燈絲就更多了。 然而，在更高的溫度下工作需要 3D 打印機的特定技術。

例如，擠出機的熱端通常由金屬和聚醚醚酮（PEEK）或聚四氟乙烯（PTFE）組成。 儘管 PEEK 和 PTFE 提供出色的絕緣性，但它們將熱端溫度限制在不超過 464°F (240°C)。 但是，當使用全金屬熱端時，溫度可以有效地保持在 572°F (300°C) 以上。 這為使用各種材料打開了一扇門。

FDM 技術的新發展為 3D 打印過程中的更高溫度鋪平了道路。 去年，一家 3D 打印機製造商推出了一系列高溫打印機組件，可以讓熱端溫度達到 752 華氏度（400 攝氏度）以上。 這些設備上的打印床可以達到 392°F (200°C) 以上的溫度。

隨著3D打印研發的不斷發展，精密的技術將不斷為更高的溫度提供更精確的控制。 這些進步正在生產由難以加工的材料製成的高質量印刷品。 我們很高興看到 3D 打印的未來。

本文鏈接： 3D打印技術究竟是什麼？ 

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