
更新来了
.........................................................................................................................................................................
谢邀,谢邀!
内容过多有耐心就看完吧,如果没耐心那就请自便。如果题主真正考虑到设备整体稳定性,我先从几个方面来说说吧。
大型工业设备类别分为FDM、SLA、SLS、3DP
1、FDM
FDM(Fused deposition modeling)
熔融沉积(以下简称FDM )技术
FDM加热头把热熔性材料(ABS树脂、尼龙、蜡等)加热到临界状态,使其呈现半流体状态,然后加热头会在软件控制下沿CAD 确定的二维几何轨迹运动,同时喷头将半流动状态的材料挤压出来,材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。这个过程与二维打印机的打印过程很相似,只不过从打印头出来的不是油墨,而是ABS树脂等材料的熔融物。同时由于3D 打印机的打印头或底座能够在垂直方向移动,所以它能让材料逐层进行快速累积,并且每层都是CAD 模型确定的轨迹打印出确定的形状,所以最终能够打印出设计好的三维物体。
目前市面上能见到的或者听说的FDM设备最大尺寸是2000*2000*1500mm,只要市面上去打听咨询,设备厂商给你的惊喜远远是你想象不到的,要多大给多大,从商业角度这是没问题的,但是技术上呢谁都不敢保证。
(一)1米的设备使用过,设备厂家就不点名了,统称为《广东系》别喷,因为大部分大型的都是广东那边销售的多,刚好买的也是那边的。实际使用状况怎么样,看看下面的使用后的总结。
FDM 1米设备使用总结
进料结构的改进
目前设备采用的是将料盘放在顶部的钣金结构上,通过一个轴承以及一个支架来实现打印时料随着打印头改变方向。这种结构从外观上来看,于整机结构不融洽,看起来有些简陋。 而且还在送料上,存在不稳定的因素,有一次打印的过程中料盘被从架子上拽落,放在料与支架之间的轴被摔断。
设备的钣金件外壳改进
设备的钣金件外壳面积均比较大,就目前来看一个很直观的问题是,前后门钣金件已经变形严重,前后门关起来已经很费劲。需要加强钣金的强度,必要时在其中某些位置续加劲钣。
整机机构的稳定性
设备内部的型材支撑结构有待改进,加上外壳面积比较大,在高速打印尤其是打印头运动频率较高的情况下,机子容易出现共振。在整机结构上有待考虑其稳定性问题。
Y轴方向钣金件改进
Y轴方向遮盖拖链的钣金件支撑较少,加上本身结构比较轻薄,在打印过程中震动比较大,会影响打印头的打印质量。
打印头
打印头在设计上集成的比较好,整个打印头的布线转接也做的比较好,从外观上看比较整齐。但是加热头是通过螺丝紧顶的方式固定在整个打印头上的,由于螺丝孔位置的铝合金比较薄,拆卸次数多了容易导致螺丝孔滑丝。目前该机螺丝孔已经损坏,无法紧固加热头。
显示屏改进
目前用的是与主板匹配的显示器,由于它类似于12864液晶显示屏,在显示字符上分辨率较低,有些字符很难一眼辨认出来。同时操作起来也不方便。
根据以往打印的经验来看,没有在满尺寸情况下打印过。机子打印1m平方米,填充为15%、无支撑结构,有平台附着物的工件,时间的长短,以及在长时间(比如连续工作一个星期)情况下机子的稳定践验证无法保障。超长时间的打印也没成功过,大尺寸打印还停留在概念阶段,该台设备未完成实际的验证。就目前的现状该机还无法推向市场,真正实现商业化的打印(稳定性),除了理论打印尺寸较大外,还没有其他的优势存在。
客户有大批量的仿制人像打印来看,设备在成型光洁度,以及打印外形的形状相似性方面,都不是很稳定。以下是打印人像的模型,在打印的过程中支撑结构不牢固。
(二)德国进口设备,有效成型尺寸1000*1000*1100mm,效果如何呢直接上图说明。
这是重庆大足石刻中的某一个佛像,总共有几百个,当时用3D激光扫描获取的点云数据,然后用这台设备来成型制作的。
总体来说设备的性能还行,比起广东系的要好很多,但是成功率也是比较低的,因为3.0mm的耗材当时价格太高(还是需要专人值守,或者远程监控)
至于说有没有改进空间呢?貌似他们出了2代的设备升级了一些功能,至少我们不会再考虑买这台设备。
(一)目前市面上可以拿出手的一台设备,成型净尺寸2000*2000*1500mm,是国内某家公司自己生产的,整个过程都有记录。
内部人员的自述:
2016年12月开发,已耗时近八个月,现将近几个月以来主要工作做简要总结。
研发设计阶段
1、研发人员:
研发人员按照项目任务书的要求由4人组成,包括xxx(担任项目负责人)、xxx(机械工程师)、xxx(硬件工程师)及xxx(机械助力工程师)。Xxx、xxx于3个月份先后离职,后续所有工作由xxx担任。
2、设计阶段:
机械结构部分主要由xxx担任,历时近4个月完成机械部分的设计,期间完成2次评审,涉及各传动部分、配电柜及相应的供应商等;配合硬件工程师完成所有硬件的选型及PCB板的原理设计,期间完成2次评审,涉及电机的选用、冷却及其他功能模块的确认;软件部分按照我方设计需求,由第三方配合完成。
3、设计任务:
1、打印满尺寸模型2*2*1.5m时,填充按10%打印,其打印完成时间约为3周;
挤出头模块支持0.6mm、1.2mm及2mm的喷嘴,客户根据打印模型质量的需求自行更换;
层厚支持0.4mm~2mm;
喷头最高温度不低于350°C,实现部分热变形小的高温材料的打印,底板加热最高温度理论上不低于80°C;
断电续大;
自动调平;
7、硬件控制采用控制卡实现,大扭矩步进电机或闭环控制,从而保证机器长时间打印稳定性可靠;
电器部分与设备主体单独分离,配备液晶显示器;
9、界面支持中英文切换,运行平台支持Windows7以上系统。
二、生产阶段
1、生产采购BOM的输出
自2017年3月底完成所有物料的BOM清单,包括机械加工BOM、铝型材BOM、钣金BOM、机械标准件BOM、紧固件BOM及电器BOM(分为第一期和第二期)等;
2、生产的目标和任务
各BOM输出(样机研发阶段)准确率理论上要求95%,避免低级错误的发生,如传感器尺寸选择错误、机械图纸孔位的错误等。生产目标和任务为所有机械部件及电子元器件的改动不超过总BOM清单的5%
A、涉及机械相关的BOM,因机械设计人员后续只有一人,从设计、审核到来料检验均有一人完成,仅机械加工BOM及图纸有部分错误外,其余BOM及图纸在可控范围内;
B、涉及硬件相关的BOM,由候思平主导完成,配合我方的硬件工程师作为审核人员,在部分元器件采购数量和极少部分元器件的选型时略有错误,导致后续再调试过程中出现陆续采购等。
三、装配调试阶段
1、装配人员
(1)、 自4月底所需物料陆续到货后,进入装配调试阶段,主要人员由xxx等,因有些物件较重,如外框架铝型材、打印平台等需要他人配合协助完成。
(2)、配电柜的装配
主要包括元器件的走线、航插接线等 ,历时近1个月;
(2)、XYZ组件的装配
A、 XY轴组件因加工厂将导轨固定板孔位未按照图纸要求加工,所以采取第二次重新加工;
B、Z轴因设计时考虑不周全,将原有的一级减速机构更改为二级减速机构后,运动正常;
C、部分小零部件如X轴惰轮、限位开关的固定等,略有不同程度的小问题,如孔位不合适等;
D、打印头组件的更改,因设计之初考虑高温加热的影响,将原有的喉管组件(不锈钢喉管和铁氟龙管)直接更改为不锈钢喉管(内壁抛光处理)后,打印出现堵头等不良现象;
E、打印头电机发热的问题,因3mm耗材阻力较大 导致长时间工作电机表面温度过高,后续更换42系列机身62的电机,外接驱动后,表面温度正常;
F、航插的选型和采购数量因考虑不全,后续在其配电柜上新增航插孔;
2、现阶段达到研发成果
(1)、机械部分
A、XYZ轴已运动正常,各固件参数设置与实际运动已一致;
B、挤出头吐丝正常,且各电机的温度在正常范围之内;
C、目前模型打印范围约500以内,误差在±0.2mm左右(采用1.2mm喷嘴,层厚0.6mm)
(2)、硬件部分
A、挤出头加热正常,目前可允许的最高加热温度(目标温度350℃)230°C;
B、平台加热约20min左右达60度;
C、自动调平功能正常(基于Z轴自动补偿原理);
D、各运动轴移动速度(140)达到设计要求,且回零正常。
(3)、软件部分
A、各XYZ轴独立运动控制、加热及自动调平控制已正常;
B、辅助控制功能,如照明灯(待改进)、风扇、电机等控制已正常;
C、UI截面完成初稿,目前仅中文截面。
3、现阶段存在的问题
1、打印平台(因面积大加之物流运输过程中)产生较大的变形,导致暂时不能打印大面积的模型;(未能正常工作)
2、照明灯闪烁,需要更换继电器型号来解决;
3、顶部亚克力因面积大,且与丝杆固定板配合时间隙过大,导致下垂,需设计加工固定板来解决;
4、断电续打功能,按照技术协议需支付技术费用来继续完成;
5、UI界面中英文切换及界面优化,按照技术协议需支付技术费用来继续完成;
6、缺少3mmPLA,打印温度要求在220°C以内;
7、打印耗材固定料盘设计不当,存在卡料、不易更换材料的现象。
8、热电偶传感器的检测,加热出现不稳定现象暂未解决,目前采用热敏电阻(K100);
9、耐高温喉管(替代原有的特氟龙管),目前现有的铁氟龙长时间耐高温为230°C,超过230°C以上持续工作将变软或者融化,导致打印堵头等。
综上所述,在近8个月的研发历程中,我们不断总结出自己不足之处,在专业能力方面还需不断加强,同时针对现有状况提出以下建议 ,还望领导审阅。
1、成立专项研发小组或者3D打印研发部,避免以往研发、生产为一体的局面,进而影响研发进度和效率;
2、项目立项审批后,应有项目负责人专项管理,包括项目进度的安排、项目组人员的工作安排及与外联部门的协调;
3、研发经费的审批及使用,项目负责人应持有一定额度的研发经费,对小件或者淘宝上方可采购的小配件,应有相应的工程师直接去采购,从而提高效率和采购的准确率;
设备开发到⅓的时候我自己本人接手了整个项目,以上是在项目交接时做的总结,有幸担任技术总监,在整个项目过程中遇到的问题都有总结,设备至今销售量不足5台,单台成本过高,项目搁置很久了,本打算需要将该设备改成陶瓷打印,由于预算超支没能完成。陶瓷打印项目另外立项开发。
最终的改进版本....................................在下面
1、由于生产运输等环节对于打印平台表面平整度有很大的影响,导 致无法满足项目前测试的顺利进行。
2、 机械设计与装配生产过程中缺少复查人员,对于外协加工部件没 有更好的质量把控,出现多次反复修改,对设备本身精度造成影响。
3、 研发生产过程对装配基准没有准确的定位,使设备在无基准的环 境下装配出现平衡误差。 利用最小的投入成本调整所出现的问题
一、 工作平台出现凸起,与 4 角出现平均 3mm 落差
解决办法:
1、供应商重新修正平台的平整度
2、修改平台下方支撑结构,预留出平台下方的受力支撑空间,对平台向下的拉力
3、将工作分割 4 份,针对每一份调整平整度,工作量减小。
4、使用现有 3D 扫描仪对工作平台进行扫描检测,使用 Control 对 CAD 和 TEST 模型进行 3D 数据对比,获得详细的精度偏差数值后正对性调整精度, 帮助以上(1、2、3)问题得到精准的偏差数值。
二、机械设计与装配问题解决
解决办法:
1、顶部材料装配装置推翻原有设计安装方法,改用立式进料储藏方式,解决打印机进料、产品、换料等问题。(位置参考下图)
2、平台机械校准方式修改,原设计方案出现(短板)设计思路,没有设计机械校准,将 A1、A2、A3、A4、位置修改机械装置(位置参考下图)
定稿后的设备参考下图
以上是所有FDM类设备的总结,要说优缺点或者性价比其实就是要看市面价格
第一台:购买价格5万左右
第二台:购买价格40万+
第三台:开发成本及商务运营销售价格26万+
2、SLA
SLA( Stereolithography)
光固化立体造型(以下简称SLA )技术
将物体的三维数字模型切片。然后电脑控制下,紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓,对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应,由点逐渐形成线,最终形成零件的一个薄层的固化截面,而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕,升降工作台移动一个层片厚度的距离,在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂,用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此循环往复,直到整个零件原型制造完毕。
目前市面上能见到的或者听说的SLA设备最大尺寸是1200*1200*1000mm,自己使用过的就那么几个常规尺寸600/300/800最大的是900的。
SLA设备国内和国外的技术相差不多,无论是精度还是成型空间,目前市场上价格太多,因为脱离这个行业有两年了,至于目前的价格我也没有盘问过,价格基本上都是在几十万。
什么品牌的我也就不说了,为了行业有序的发展,题主有意的话可以找我来私聊,因为在这里公开讨论品牌的话舒适不大好,希望能理解。
在汽车工业里的应用
1、SLS和3DP技术放在一起说吧。
SLS(Selective Laser Sintering)
选择性激光烧结(以下简称SLS)技术
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。
3DP( Three-Dimension Printing )
三维印刷(以下简称3DP)技术
喷头在电脑控制下,按照模型截面的二维数据运行,选择性地在相应位置喷射粘结剂,最终构成层。在每一层粘结完毕后,成型缸下降一个等于层厚度的距离,供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并由铺粉辊推到成型缸,铺平再被压实。如此循环,直至完成整个物体的粘结。
目前最成熟及最大的砂型打印设备4000 x 2000 x 1000mm,材料使用的是硅砂,0.14毫米( GS14 约为140目),0.19毫米( GS19约为100目 )和0.25毫米( GS25 约为80目)。此外更耐高温kerphalite(红柱石)。可用来对于特别复杂的几何形状和内部核心的铸钢件,呋喃树脂(粘合剂)呋喃树脂粘合剂具有优异的耐蚀性能、耐热性能、稳定性能、阻燃性能以及机械性能等
1.耐热性能
呋喃树脂粘合剂的耐热可达180-200℃,是现在耐蚀树脂中耐热性能最好的树脂之一。据报导,呋喃玻璃钢板在超过180℃时,其强度保留率仍高于50%。
2.稳定性能
呋喃树脂粘合剂的自身缩聚过程缓慢,所以它的贮存期比酚醛树脂长得多。呋喃树脂经常温贮存一、二年粘度变化仍不大。
3.阻燃性能
呋喃树脂粘合剂具有良好的阻燃性,燃烧时发烟少。据报导,新合成的阻燃性好的呋喃树脂不需要象通常阻燃树脂那样要加入阻燃剂、增效剂或填料。
4.机械性能
经改进后的呋喃树脂粘合剂的机械性能有大幅度的提高。用这种呋喃树脂制成的玻璃钢的力学性能(如弯曲强度和冲击强度等)指标已达到或接近通用型不饱和聚酯树脂的性能指标。
这种设备成本极高,基本上单台设备价格在900万以上,国内目前有共享集团在研制,(实际就是换了个外壳)下图设备是进口设备
.........................................................................................................................................................................
最终总结
FDM是目前市场上用途比较广泛的,现在的价格和稳定性来说都差不多,不排除正儿八经为了质量而生存的企业,一般价格会偏高,但是要从质量稳定性来说,一分价钱一分货。
SLA在当前无论是精度还是成型空间要比以前有了很大的提升,价格适中,大尺寸的设备一般价格还是很高的,普通350及以下的设备价格还算可以。
SLS及3DP稳定性和市场应用反馈极好,基本上目前能用得到或者在用的都表示还可以,不论品牌。
要说有什么可推荐的品牌私聊吧,我也不一定推荐的就是最好的,但是稳定性和使用效果至少自己有验证过。
