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华融普瑞-Markforged打印机工作原理及先进应用提前看

2018-10-24 20:37:57·  来源:3D打印技术参考
   
惊闻Markforged要召开研讨会了,而且还是在线的呢!所以,无论你在不在现场,都不会错过这场牛逼轰轰的打印机展示会!
来源:3D打印技术参考 
公众号ID:AM-Sci 

惊闻Markforged要召开研讨会了,而且还是在线的呢!所以,无论你在不在现场,都不会错过这场牛逼轰轰的打印机展示会!为什么笔者非要把这个消息再拿出来说一次,因为,Markforged打印机,确实是牛逼轰轰!
美国Markforged是连续碳纤维3D打印的开创者,也是金属FDM 3D打印机的领导者,其核心技术源自麻省理工,可对高强度复合材料以及金属线材进行打印。Markforged打印速度快、精度高、成品质量好,其产品已遍布全球各行业。更为关键的是,他们的打印机已经获得很多的先进应用,源此,自是值得圈儿里圈儿外的3D打印爱好者们予以关注!
华融普瑞(北京)科技有限公司是Markforged中国区核心代理商,是本次活动的策划者。笔者获悉,Markforged已经结束了与Desktop metal的争吵,现在我们先来看看他们争论的FDM金属打印机是如何工作的,然后再说说碳纤维打印机的工作原理,最后说说它们的先进应用。
 
一. 金属桌面打印机
 
metal X只有一个喷嘴、一个料盘,将金属以FDM的形式进行打印,材料还做成了线材,难不成将金属拉丝了?其实,差不多。metal X的金属丝,是将金属粉末与粘结剂粉末混合之后拉成的丝材。其工艺过程如下:
文件导入 metal X ,设备自带软件会把文件放大一定比例,然后进行打印(下面会解释)。
打印完成的零件需要在清洗设备中浸泡,去除多余的粘结剂。该过程利用了独特的溶液和特有技术,保证可以快速去除多余粘结剂,同时,不至于让金属粉末散落。但这一步并不能完全去除所有的粘结剂材料。 
然后,零件进炉烧结,该过程类似金属注射成型(MIM)也类似惠普的metal Jet技术。待粘结剂材料烧尽,零件收缩,获得最终零件。 
在该步骤中,粘结剂确保金属形成预期的形状,而后期的烧结工艺,保证了零件XYZ方向均匀的强度。 
与传统金属3D打印技术相比,主要优势如下:
a.速度快:相比传统机加工节省大量时间。
b.性价比高:相比传统金属3D打印,成本只是其十分之一,大大节约了成本。 
c.光滑的表面:零件表面质量高。相对于传统金属3D打印表面的粗糙感,Markforged金属打印件的表面可直接使用(要求的高,可以再后加工),不仅减少了后处理的麻烦,而且节约了时间成本;对一些复杂难以机加工的件,更是最佳的选择。
d.各向同性:受传统3D打印原理的限制,Z方向性能弱于XY平面的性能。这种二次烧结的零件性能具有各向同性。用户在使用和设计时不必考虑各向异性的问题,提高了3D打印金属零件的应用性。
e.适合小批量生产:metal X打印更加灵活,烧结时也可以采用批量烧结,为批量生产奠定了基础。
当前,这个技术仅有极少数的几个公司掌握,国内还未获悉有类似技术产生。。。。
二. 复合纤维打印机
复合纤维打印机是Markforged的另一款高大上产品,它的诞生说明该公司走的是高性能、极专业的路线,时至今日做出复合材料打印机的也不是很多,不过,我们国产的打印机也是有的,值得骄傲。 
复合纤维打印机具有双料盘:左树脂右纤维
常见的复合纤维包括碳纤维和玻璃纤维,Markforged此类打印机包含两个料盘、两个喷头,纤维填充在树脂中。 
双喷头打印
打印过程中前面的喷头打印树脂,并为后面的纤维喷头留下填充沟槽,以此形成复合纤维材料。
纤维填充
而且有意思的是,Markforged打印机可以进行材料设计,在不同层不同位置控制填充纤维材料的量,从而使零件不同位置性能不同,更具功能性。确实感觉很厉害的样子!
材料设计
纤维增强材料的强度可达到铝制产品部件的强度,能够承受超过传统塑料部件承受能力的应力环境,甚至能够取代金属加工的部件。
材料强度极高
 
Markforged打印的机械臂夹具—直接用!
 
三. 先进应用
实际上关于Markforged打印机的先进应用案例,笔者在以前曾发过两篇内容,并且进行了详细论述,本篇节选其中几个案例予以介绍。
 
1.  复合纤维软钳口
软钳口是在零件加工过程中常用的夹具,通常由软金属加工而成,目的是避免在夹持硬度较低或表面粗糙度要求较高的工件时损伤其表面。3D打印采用复合材料制作软钳口,可以承受重型机械加工所产生的强作用力,柔软的钳口可以使用数百次而不需要校准。
2. 金属FDM打印一次性零件
大批量生产通常与节省成本相关。 但是,当产品处于开始、结束或远远超过其可销售寿命时,公司必须将剩余存货存入库存。 增材制造提供了仅存储数字设计文件的能力,并且只在需要时快速打印一次性零件。按需打印可节省仓库空间、减少库存,实现快速原型设计和定制,从而提高供应链效率。
 
3. 史丹利使用metal-X加速迭代
世界500强的史丹利百得公司是全球家用工具和存储设备制造商领军者,过去几年一直致力于降低金属零部件成本和迭代周期问题。Markforged metal-X金属打印机,使史丹利生产成本下降了48%,设计制造周期缩短了69%。
 
去年史丹利创新中心对手持液压工具进行改造,目的是让产品更轻便,迭代更快,并发掘小批量低成本生产复杂零件的方式。
改进效果最明显的是一组用于PD45液压支柱驱动器的外壳,原结构四件一组,包括壳体、面板和两个螺栓,成型工艺复杂,批量生产成本高且重量很大,利用3D打印后,实现了一体成型且重量降低了50%,实现小批量按需生产,成本节省了95%。
史丹利工程师通过前期拓扑优化,将外壳设计为一个整体,通过metal-X一次打印成型,并且没有使用任何支撑材料,经过工程师数万次严格测试后,证明该外壳强度足以应对工作中的压力,并使整体重量减轻53%。
 
经计算,使用metal-X打印该零件比铸传统加工制造便宜12.5倍,而速度快20倍。
 
END
金属桌面机可以支持从不锈钢、铝合金到钛合金的多种材料,是金属打印技术的一大重要突破。
纤维材料尤其是碳纤维3D打印部件可以取代机械加工零件,给工业生产带来极大的便利。

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