3D打印

Reusable FDM 3D printing supports reduce material waste by up to 35%

科学家南加州大学and瑞士联邦技术学院(EPFL)已经建立了可重复使用的支持,该支持可以大大减少FDM 3D打印过程中浪费的材料量。

该团队的设备旨在在使用喷嘴或挤出机器的同时支持构建,以动态控制的金属引脚具有动态控制的金属销,以符合打印头的水平。每个零件完成后,就可以在下一份工作中删除支撑,重置并重复使用,同时使用材料少约35%。

改善支持机制

该行业中众所周知,当3D打印复杂的零​​件具有悬垂结构时,需要将支持纳入其中,以防止失败。虽然可以通过在使用FDM和SLA系统时添加额外的材料来支撑零件来实现这一目标,但由于使用后通常会在使用后抛弃支撑,这通常会导致较长的交货时间。

Using commercial software from the likes ofMakerbotand简化3D,可以创建自定义支持设计,通常使用垂直壁状结构连接最有可能破裂风险的区域。但是,这种方法通常针对印刷速度的可靠性,即使经过大量的调整,具有悬臂功能的零件仍然是一项重要的任务。

In the past,Autodesk还尝试了一种独特的分支支撑,只能抬起悬垂区域的某些部位,但事实证明这是有缺陷的。该公司的创新树状设计结合了重量优化的倾斜柱,但它们还具有减少的粘结,使它们更容易容易出现不稳定性,并最终打印了故障。

Having concluded that print supports, however they’re designed, lead to wasted material, the researchers therefore set out to design a novel reusable device composed of a flexible pin array, that’s specifically optimized for use with low-cost FDM machines.

基于可重复使用的支持的FFF打印机的示意图。
团队FDM 3D打印机和可重复使用的支持的示意图。图片通过添加剂制造期刊。

环保的FDM支持

研究人员的新颖设计的特征是三层金属结构内的一组金属销。虽然前两层安装在设备的外框架上,但第三层连接到3D打印机控制的电动阶段,该阶段将移动到印刷后的挤压头与挤压头相同的层厚度。

一旦每个引脚处于正确的高度,然后使用磁盘和环组合将它们锁定在适当的位置,以防止它们完全破坏印刷品。为了最大程度地提高其支持的有效性,科学家在进行一系列ABS和PLA测试印刷品之前,开发了定制的CAD模型和原型FDM系统(基于Orion Delta)。

当产生悬垂物为15毫米,30毫米,45毫米和60毫米的零件时,不需要额外的支撑,而大的悬垂物比平常所需的钢筋明显少得多。与常规的FDM 3D打印组件相比,原型也被证明更强大,同时使用材料平均少35%,并将零件交货时间减少约38%。

将来,科学家认为,他们的设备也可以部署以支持SLA,SLM和DIW 3D打印中的印刷品。为此,团队已经在研究预期的升级,包括一个封闭式的腔室,该会议厅可以允许更好的温度控制和减少ABS翘曲。

Soluble support solutions

在FDM 3D打印稳定的结构方面,支持材料仍然是至关重要的元素,但是在后处理过程中删除它们可能是一项时间和成本密集的任务。为了使用户更轻松,更快,例如无限材料解决方案have therefore launched water-soluble support filaments.

Designed to be co-extruded with high-temperature polymers, the company’sAquasys 180材料enables greater design freedom, by removing the need to accommodate support removal during the 3D modelling phase. Similarly,EnvisionTec以前曾与sartomerto develop awater-soluble resin适合其专有CDLM 3D打印平台

该材料被称为“ e-aquasol”,是使用sartomer的N3xtDimension紫外可策划树脂技术创建的,并具有水溶性的特性,使工业采用者可以避免在拆卸过程中使用积极的溶剂。

研究人员的发现在其论文中详细介绍了“Reusable support for additive manufacturing,”由杨Xu,Ziqi Wang,Siyu Gong和Yong Chen合着。

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特色图像显示了为团队的3D打印机和可重复使用的金属支持开发的软件的图形用户界面(GUI)。图片通过添加剂制造期刊。