3 重点技术分析

3.1 液化器的改进研究

   液化器是FDM成型机中最为复杂的部分，直接影响三维制品的最终成型精度和质量。经初步统计，参见图3，Stratasys主要通过以下方面对液化器进行改进：

3.1.1 液化器的清洁

   FDM在成型时，丝材在液化器中加热熔融，不断从液化器中喷出，逐层打印形成制品，在打印的过程中，可能需要液化器切换打印，亦或者在每层打印完成后都会进行停车固化，此时，液化器中的熔融丝材不再进行加热，逐渐冷却固化，如果不进行清理，往往会堵塞液化器头，造成打印过程的中断或打印质量的下降。US2014252684A1给出了一种典型的液化器清洁手段，其公开了利用多个液化器进行切换用于打印三维部件的层以及支撑结构的层，在三维部件和支撑结构的层的打印过程中，在待机模式和操作模式之间切换液化器，同时在工作台上打印净化塔（利用打印材料在工作台上打印出于支撑材料和三维部件相似的用于擦拭液化器的三维构件），净化塔被构造成立体三维机构，并且在Z轴上，下层面积大于上层面积，可避免晃动，这种清洁的好处是，在待机模式下可以利用打印净化塔来排出已经固化的丝材，同时，在切换到操作模式之前，可以利用净化塔对液化器进行擦拭。

3.1.2 液化器的定位

   液化器的位置对于打印三维制品来说是十分重要的，通过改进的定位手段，一是能够保证位置的精确性，二是能够缩短位移所需的时间。TW474864B公开了一种利用磁性将液化器悬浮的手段，液化器被磁性的悬浮于一定子板下且其借由一流体轴承而与盖定子板隔开，供给该液化器的驱动信号产生电磁力驱动以在高速下将液化器沿X和Y方向移动，并提供一个与该液化器连接的脚状件提供机械式缓动其可降低挤出头移动期间的谐振，使得液化器的位置可被精确及可靠的加以控制。US2015137402A则公开了一种利用偏心弹簧悬装在打印表面的上方，并利用机器人自动切换液化器的装置。

3.1.3 液化器的结构

   液化器结构的改进一直是Stratasys研究的重点，液化器料筒的形状和尺寸、出料口的截面、加热器和传感器的分布等因素均有涉及，其中US2014120197A1(2014)公开了一种液化器结构的改进，弯月面干燥效应、加热及材料膨胀、长丝直径变化均会改变液化器组件的挤出速率

及流动控制，可能产生劣等的模型制品，通过改善液化器组件，使液化器组件由阶梯式两部分组成，该阶梯式液化器组件包括上游部分及下游部分，其中上游部分内部横截面积比下游部分小。经两个横截面积之间的肩部配置，限制可消耗材料熔融弯月面的移动，改善3D模型结

构减少构建时间，同时可在该基础上做出各种变形，例如上游部分或下游部分的衬套管可以使用多层结构，其内部层可以具有较低的摩擦系数，方便长丝的输送，或者改变热膨胀系数，以抵御长丝输送速率的改变而引起的挤出速率及流动控制的变化。US2015097307A1(2015)公开了一种在液化器周围设置一个或多个加热元件，并设置多个热敏电阻，同时设置多个传感器，以用于动态控制流速的液化器结构。US2009035405A1(2009)公开了一种液化器结构，液化器的切换涉及液化器的部件的机械运动，多次切换可能引起对一个或更多个部件的磨损和未对准。这样的磨损和未对准可以降低所获得的3D目标和支撑结构的质量和精度。液化器要求在延长的使用周期内具有好的耐用性和可靠性。该种液化器包括至少一个安装结构；第一液化器泵，所述第一液化器泵被固定于所述至少一个安装结构上；第二液化器泵，所述第二液化器泵被靠近第一液化器泵设置；切换机构，所述切换机构被所述至少一个安装结构支撑，并被配置以沿第一轴线相对于所述第一液化器泵移动所述第二液化器泵；和槽接合组件，所述槽接合组件与所述第二液化器泵部分地相连接，以限定所述第二液化器泵沿所述第一轴线的运动范围。

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