3D打印機(jī)的打印方式和可能存在的缺陷

通常熔融沉積型3D打印機(jī)進(jìn)料是由進(jìn)料電機(jī)來實現(xiàn)的，進(jìn)料傳動力主要依靠進(jìn)料電機(jī)齒輪與從動輪壓緊絲料而產(chǎn)生的摩擦力，由于PEEK摩擦系數(shù)低，一旦接觸摩擦不夠就容易產(chǎn)生“打滑”現(xiàn)象。為此，在打印前期進(jìn)行了出絲流量測試，利用分檔進(jìn)料控制的方法，通過調(diào)整進(jìn)料電機(jī)轉(zhuǎn)速來查看噴嘴出絲情況，以此得到最佳的進(jìn)料速度。

假設(shè)進(jìn)料是穩(wěn)定的，不考慮“打滑”的情況下，理論上進(jìn)料流量應(yīng)等于從噴嘴出絲流量，但是由于存在末端阻力，實際出料流量要比進(jìn)料流量小。根據(jù)數(shù)據(jù)處理得到出絲流量隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖，這也可以看出，實際流量隨著轉(zhuǎn)速出現(xiàn)先上升后下降的變化。

在前期低轉(zhuǎn)速下，實際流量略小于理論流量，但是隨著轉(zhuǎn)速提高，兩者差距越來越明顯，說明“打滑”現(xiàn)象加劇。圖中實際流量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速升高而升高，但在5r/ｍin后出現(xiàn)明顯的下降，且下降幅度迅速，這就說明5r/ｍin的轉(zhuǎn)速是進(jìn)料最佳速度。理論上進(jìn)料電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，出絲流量越大，而正是因為“打滑”現(xiàn)象才造成先升后降的趨勢。在低速區(qū)，出絲流量和電機(jī)轉(zhuǎn)速呈一定線性變化，說明在此階段雖然流量低，但是比較穩(wěn)定。因而在實際打印過程中盡量以低進(jìn)料速度打印，過高的進(jìn)料速度不僅會降低電機(jī)的效率，也將會降低絲料的利用率。

由于初次打印PEEK，出現(xiàn)了一些常見的缺陷情況，有首層脫落、翹曲、層間分離、結(jié)晶度差等形式。首層脫落主要是噴嘴與打印平臺的距離沒有調(diào)整到位所致，打印時出現(xiàn)了拉絲情況，這可以通過調(diào)整間距和粘附膠水避免。層間分離主要是層與層之間的粘合不充分，過高的層厚堆疊導(dǎo)致層間隙過大，這可以通過層厚設(shè)置來調(diào)整，避免0.4ｍｍ以上的層厚設(shè)置。翹曲變形是比較常見的現(xiàn)象，主要是由材料熱收縮導(dǎo)致，結(jié)晶度差也是造成收縮的一個原因。這需要提高噴嘴溫度和環(huán)境溫度，其次需要特殊的低粘度PEEK耗材，提高加工性能，一般來講噴嘴溫度不得低于350°C，環(huán)境溫度不的低于90°C。

為了避免缺陷產(chǎn)生，經(jīng)過多次調(diào)整之后，我們將環(huán)境溫度控制在100°C左右，并設(shè)定好噴嘴與打印平臺之間的距離，定好5rpｍ的進(jìn)料速度，設(shè)置好打印參數(shù)。最后，打印出來的結(jié)構(gòu)件很好的保持了原始狀態(tài)，而且沒有發(fā)生嚴(yán)重的翹曲變形。雖然結(jié)構(gòu)件表面還是有毛刺和紋路，邊緣尺寸也有誤差，但是達(dá)到了基本的打印要求，后續(xù)的精度改進(jìn)還需要進(jìn)一步從零件結(jié)構(gòu)和工藝上考慮。

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