3D打印机喷嘴：影响成品制造精度的关键
- 来源：智能制造网
- 编辑：今夕何夕
- 2020/10/21 13:56:42
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智能制造网讯 3D打印一体成型、无需开模、生产周期短，特别适用于生产及快速交付结构复杂产品、小批量产品，因此被世界各国广泛用于原型制作、定制生产以及复杂零部件制造等领域。在整个设计阶段，从概念建模，到设计展示、确认，以及功能原型、模具制造，一直到可暂时使用的部分组件，定制化的终端产品，3D打印都可以覆盖到。近几年，3D打印产业链日益完整，产业规模不断壮大，新品迭代速度加快。
在我国3D打印市场中，3D打印设备仍然占据主导地位。2019年，中国3D打印设备产业规模达70.86亿元，与2018年相比增长28.3%，在3D打印产业中占比45%。2019年，中国3D打印设备产业结构中，专业级3D打印设备产业规模57.11亿元，占比达到80.6%；桌面级3D打印设备产业规模13.75亿元，占比为19.4%。
3D打印机上不能缺少的一个部件，就是喷嘴。眼下，国内市场上出现了多种品牌的3D打印机，有单喷头和双喷头的。如果需要打印一些复杂的创意作品，有很多的圆弧斜面或镂空装饰，可以选择双喷头的3D打印机，一个头打印模型，一个头打印可溶性支撑，打好后在水中溶化支撑物获得光滑的支撑面，那双喷头是一个不错的选择。
3D打印机喷嘴对于成品制造的影响，主要体现在两个方面，一是喷嘴直径，二是喷嘴温度。众所周知，与磨铣、车削、钻孔传统制造技术相比，3D打印将耗材层层堆积，是用“加法”实现的技术。工程师们只需在电脑中设计出零部件，通过软件平台连接打印机，3D打印技术就会将耗材逐层叠加，逐步“搭”成初设计的形状，实现“无中生有”。
基于此，层厚度设定也影响成品的粗糙度和呈现效果。使用大直径喷嘴，那层厚度就更厚，虽然打印速度更快，但成品会比较粗糙；反过来讲，使用小直径喷嘴，整个3D打印过程时间虽然增加了，但成品更精致。喷嘴直径一般只有0.2mm、0.3mm、0.4mm这三种。之所以不能再小，是由于耗材的非牛顿流体的流动性质决定的，直径过小会导致流动阻力增大。
喷嘴温度决定材料的堆叠性能、粘接性能、线材流动和挤出线宽。如果喷嘴温度太高，材料偏向液态，粘度系数降低，流动性增强，挤出太快而不能形成精确可控的长丝。因此，当设定喷嘴的温度时，工作人员应根据所选择的金属丝的特性在一定范围内选择，以确保挤出的金属丝处于熔融流动状态。
积极进行日常预防、维护，能减少3D打印喷头发生故障的概率。定期给喷嘴进行清洁是预防喷头堵塞有效的方法，尤其是对于那些经常更换不同耗材的人群。不同的耗材具有不同的特性，对温度变化的反应也不尽相同。所以在更换耗材时，需要在打印头过热时进行更换，以防止材料冷却，装入新耗材时，也不要用力将耗材推入打印头中，这样可以防止打印头内部材料堆积。
总结起来，3D打印技术是一种新兴的高科技技术，综合应用了激光技术、CAM/CAD技术、光化学、材料科学等诸多方面的技术和知识。虽然3D打印技术目前还不能完全取代传统制造技术，但是3D打印在制鞋、轮胎、铸造等传统产业已经崭露头角。
今后，3D 打印技术的不断成熟，将推动包括新材料技术、智能制造技术、堆积制造技术实现新的飞跃。与此同时，3D打印设备的类型也将更加丰富。有了技术加持和3D打印设备的支撑，各类产品制造的精度和整体呈现效果也有望实现新的提升。
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