新专利“可变喷嘴技术”,突破FDM/FFF 3D打印瓶颈

新专利“可变喷嘴技术”,突破FDM/FFF 3D打印瓶颈

3D打印技术正在不断发展,然而FDM技术却似乎遇到了瓶颈:打印精度和速度始终不尽如人意,比不上SLA技术。但是,可打印的塑料类型却比SLA的树脂更多,这就产生了现在的“鸡肋”状况。

总部位于比利时的工程初创公司Sculpman正在利用新专利“可变喷嘴技术”推进FDM/FFF 3D打印。Sculpman称新型打印头历经两年研发,兼具速度和精度。它摒弃了传统固定尺寸的圆形喷嘴形状,选择连续可变开口,沉积宽度能够达10毫米且沉积表面平坦,能够打印坚固、精确的聚合物部件,并将打印时间从几小时缩短到几分钟。

FDM的技术限制

材料挤出模式是最常见的3D打印技术,因为易于使用和不断增加的材料兼容性,这项工艺已被用于高强度汽车模具、非关键飞机部件,甚至是车辆部件等。除了PLA和ABS等基本聚合物,这项技术还可以使用PEEK等工程级热塑性材料,甚至是碳纤维尼龙等纤维增强复合材料。

然而,FDM 3D打印技术在很大程度上依赖于固定尺寸的圆形喷嘴。虽然较小的喷嘴尺寸能够实现超高精度,但因为打印速度太慢而无法用于大型零件。而较大的喷嘴能够快速打印,但会失去几何精度。尽管有几家公司试图通过更换工具或物理改变喷嘴直径来改进这项技术,但是由于壁面滑移变化、喷嘴压力增加、喷嘴和进料器之间缺乏协调等因素,这些改进大多不是很成功。

可变喷嘴技术

Sculpman的可变喷嘴技术放弃了圆柱形排布方式,通过挤出不同宽度的扁平矩形减少不必要的重复打印步骤。新喷嘴本身具有可无限旋转的矩形开口,确保始终垂直于行进方向,在路径规划方面具有更大灵活性,同时改善层对齐和粘附。

喷嘴还装有两个滑动元件,可以在打印中不断改变开口大小,如同调整相机光圈一样,甚至可以完全关闭以完全切断材料流。

Sculpman的热端系统将提供0到10毫米的开口配置,横截面为0.5毫米,构建速度高达每小时500立方厘米。根据Sculpman的说法,新型喷嘴还有效地将挤出宽度与层高分离,因此用户可以选择较宽的挤出宽度加快构建速度,但无法通过进一步通过层高改善倾斜表面打印效果。

当前喷嘴设计与2.85毫米长丝兼容,无论是否带有挤出驱动子组件。另外,Sculpman还在开发颗粒原料打印系统。

不得不说,这种设计确实让人眼前一亮。就像画画一样,对于大面积涂色需求,宽线条最为合适;但是要进行精细描边的话,还是细线条更为实用。这种改进相当于将喷头变成了一个可以随时改变宽度的“画笔”,因此能够兼具速度和精度。如果在实际操控上真的能够实现精确打印,那无疑会让大部分“鸡肋”的FDM机器重获新生!



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