3.2.2 支撑材料成型方法的改进

   快速成型技术中制品和支撑结构一般均是从下向上逐层打印成型，如果制品有凹凸等结构，例如凸出部分，这种结构一般处在悬空状态，需要设置支承结构，否则在打印的过程中容易产生坍塌，但是支承结构会增加制造的复杂性并且限制制品的尺寸。EP0666163A2公开了一

种利用搭接技术来成型支撑结构的方法：它通过电脑辅助系统逐层打印，挤出设备通过喷嘴挤出熔融塑料；通过控制喷头在x－y平面内运动，从而生成CAD预设的模型中的一层，第一层完成后喷头向上运动，完成第二层的挤出成型，直到支撑结构成型。通过搭接技术，减少支承结构材料的的使用和加工时间，并减少制件的后处理时间，并且搭界技术的运用可以直接形成二维平面，而不用分层制造之后叠加。EP1177098A1公开了一种使用3轴定位热塑性挤出机成型支撑材料的方法，其通过逐行逐列的将液珠沉积到相邻的液珠上，能够保证挤出液珠的垂直高度至少与水平高度的尺寸一致。从而，其在熔丝沉积快速成型过程中，加快了成型的速度，减少了花费并且减少了零件制造时支承结构的数量。

3.2.3 支撑材料移除装置的改进

   三维打印中使用的支撑材料通常分为两种类型：能够移除的支撑材料和可溶性的支撑材料。能够移除的支撑材料可以用手或者使用工具从得到的三维零件中移除。与之对比，可溶性支撑材料能够溶解在水溶液中。可溶性支撑材料理想的溶解需要加热和搅拌，目前市售的支撑材料移除槽已十分成熟，可以用来溶解支撑材料。US2013075957A1公开了一种支撑结构的移除装置，它包括：（1）一个槽，其具有一个顶部开口的用来盛放流体水的槽的本体；一个通过槽的本体来支撑的多孔板，三维零件通过槽顶部的开口插入放入多孔板中；一个多孔板下方的旋转叶轮；（2）第二个组成包括用来接收槽的平面，表面下的旋转感应装置，当槽放置在平面上时，旋转感应装置带动叶轮转动，从而使流体水通过多孔板流入槽中。通过将成型后的三维零件和支撑材料放入槽中，叶轮通过转动使水溶液从多孔板进入槽内部，进而实现支撑材料的溶解。

3.3 打印丝材以及送丝机构的研究

   经过对stratasys 公司基于FDM技术3D打印专利进行统计，其主要通过以下方面对打印丝材以及送丝机构进行改进：熔丝材料类型改进、熔丝材料结构改进、送丝机构改进、送丝工艺改进，参见图5。

3.3.1 熔丝材料类型改进

   三维物体的构成材料通常表现出非牛顿流动特性，即构成材料在挤出流动的初始启动阶段抵抗移动。因此，许多3D物体共有的问题是由于非牛顿流动特性所导致的挤出头的响应时间的限制。这种限制可能降低沉积精确度，并且特别是可以看到其中每层所沉积的构成材料的量相对较小的微细部件结构。因此，需要改善用于沉积构成材料的挤出头的响应时间的构造3D物体的方法。美国专利US2009295032A1中使用改性ABS材料制备打印丝，其具有改善的响应时间，由此改善沉积工艺的精确度，另外，改性ABS材料能够为3D物体提供优良的层间粘附力和零件强度，其通过将改性ABS材料送入基于挤压的分层沉积系统的挤出头，在改善挤出头的响应时间的条件下，在挤出头中熔化所送入的改性ABS材料，以及以逐层的方式沉积所熔化的改性ABS材料，以形成3D物体。此外为了提高打印物体的强度，CN1784295A中则使用高强度PPSF/PC混合热塑性材料作为打印丝材，这种热塑性材料表现出良好的热稳定性，能够防止在三维造型设备的喷嘴中积聚，具有很高的耐化学性，并且由这种材料制成的模型表现出良好的强度。而US2001025073A1中则使用高强度材料PEO用于成型，这个高强度材料可以容

易的融化挤出形成层状物并且随后可以冷却固化使复杂形状的零件能够自由准确的组装，且能够按顺序的一层层的叠加使制品成型；高强度材料能够在挤出设备中作为支承材料来阻止熔融沉积材料层的松垮，同时保证复杂制品的几何精度，而WO2015054021A1中则使用热塑性纤维和矿物晶须增强的热塑性弹性体作为打印丝材料，进一步提高了打印件的打印强度。

未完待续，专业3D打印服务公司，请关注印梦园；