优化ABS零件的生产与无障碍增材制造中国增材制造技术相对于欧美国家起步较

----优化ABS零件的生产与无障碍增材制造//----

　　中国增材制造技术相对于欧美国家起步较晚,在经历了初期产业链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善、以及成本昂贵等问题后,产业化步伐明显加快,市场规模实现了快速增长。至2019年为止,中国增材制造技术经过近三十年的发展,从基础理论研究到关键设备的自主研发再到应用领域的不断拓展,都取得了较为丰硕的成果。但就增材制造发展现状而言,当前我国还没有出现一家企业能够覆盖增材制造技术的全生态链。与国外发达国家相比,增材制造软件依然是我国整个增材制造技术生态链发展的短板。

　　迄今为止,真正的工程级材料得以广泛应用,一直是驱动增材制造业发展的关键因素——尤其是ABS,这是目前生产中最常用的材料。遗憾的是,这一材料目前仅限于传统的工业打印机,而且价格和尺寸对很多人来说难以接受。因此,价格更有竞争力的3D打印机就有了市场。可是,虽然这种3D打印机可以使用类似ABS的材料,可它们的局限性也很明显。 MakerBot的工程副总裁Dave Veisz谈到这些问题时就表示:无障碍增材制造的最新发展,使工程师和制造商能够突破这一限制,弥合高端工业级增材料制造和桌面级3D打印之间的鸿沟。

　　如果你不小心踩到过乐高积木,你就会知道那些小积木会给你带来多么难以置信的疼痛,那就更不用说那些更坚固的材料了。它们超强的耐用性和抗拉强度以及光洁度,正是得益于一种广泛用于注塑消费品的热塑性聚合物——ABS 。

　　除了抗拉强度外,ABS材料还具有耐高温、可回收利用、抗化学反应、低导电性等优异性能。正因为如此,ABS被用于制造我们身边的许多日常用品,从汽车仪表盘到电器外壳,从电脑键盘到儿童玩具。

　　在传统的注塑成型的工艺成为生产ABS零件最大来源的同时,工业级增材制造是另一个受欢迎的快速生产ABS原材料的选择,因为产量大成本又低。虽然生产真正的工程级ABS部件的能力,在高端3D打印机中已经变得很普遍,但长久以来桌面级增材制造工艺难以满足工业设计师或工程师所期望的可靠性和可重复性。

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　　所面临的挑战

　　问题的根源在于ABS的耐高温性和熔点,因为当材料冷却时就会有分层产生,导致部件的结构严重弱化,并最终出现翘曲和裂纹——而这种情况就抵消了最初选择ABS的原因。如果零件通过淬火迅速冷却时,由于暴露于空气中,它也可能受到由此产生的收缩力。因此,使用桌面级3D打印机来生产ABS零件时,就需要使用控制冷却过程和封闭腔体的制造工艺。零件越大,可能受到的收缩力就越大,从而产生一个扭曲的“塔可”形状。

　　一些工程师可能会完全放弃ABS材料,转而使用其他材料,比如PLA 。它通常要求较低的打印温度190-230度(相比于ABS推荐的210-250度),同时也降低了出现翘曲的风险。然而,PLA的低熔点是以失去大量的抗拉强度为代价的,当温度超过50度时,会导致零件易碎。