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技术篇

3D打印塑料这种技术涉及到大量相互关联影响的工艺参数。了解如何设置打印参数将促使您取得理想结果。在本部分,我们将讲到3D打印聚碳酸酯使用的一些打印技术,以及提升打印工艺的一些技巧。

3D打印聚碳酸酯的温度设置非常重要。作为一种非晶态聚合物,长聚合链在固化时的排列通常形似意大利面条。在挤出过程中,长丝经过快速加热并从热端被挤出,这些聚合物链从其自然形态发生延展,在材料内形成内应力。若之后快速冷却塑料,聚合链将收缩并恢复其自然状态,使得塑料偏离其挤出形状,造成打印部件弯曲收缩。

这一问题的解决方案非常简单:环境热。

打印膛室中的环境热能防止聚合链在沉积到上一层后快速收缩恢复其自然状态。若没有环境热,聚碳酸酯的快速冷却则不会使聚合链有充分时间伸展,进而引起弯曲。另外,这一过程会因热端的不断运动在上方形成新的沉积层而加剧。材料再次被加热并再次快速冷却,形成淬火作用。这增强了材料的脆性,降低了夹层粘合强度。当上面形成足够的沉积层后,这一过程的强度会降低,直到它们能起到热屏作用可防止温差为止。

将膛温保持在材料等级玻璃转化温度(Tg)约80%左右,可以形成最佳的打印环境。这是确保各个沉积层可在最低应力下固化的最有效的温度。膛温越接近玻璃转化温度,生产出的打印部件越坚固,因为这样能释放出应力,并形成更强的夹层粘合性。然而在实际中,这一温度很难控制,而且会有损打印部件的表面质量和尺寸精准度。在塑料沉积后,模型脊性越强,尺寸精准度越高。我们研究发现,玻璃转化温度大于80%能够为各沉积层形成脊状基础,同时能使聚合链有充足的时间延展,并释放出打印造成的内应力。显然,部件达到最大强度对于设计和可重复性至关重要,请参见后处理退火部分,了解更多关于优化打印件强度的信息。

我们已经知道,使用聚碳酸酯打印时,温度是最关键的因素。很多3D打印机都配有冷却风扇,旨在让熔融的塑料沉积后可直接在热端固化。这能改善3D打印部件的表面质量,而且使得一些其它材料的使用也得到了鼓励。我们建议,使用聚碳酸酯打印时,不要打开冷却风扇。众所周知,要达到最大的部件强度,我们需要让环境温度保持在玻璃转化温度的约80%左右,才能达到最佳效果。冷却风扇会破坏我们实现强度和精准度所需的环境温度条件。

下一部分将介绍聚碳酸酯打印推荐使用的一系列打印机。

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