粘合 FDM 3D打印零件的方法和技巧

admin 2019-02-19 views

      对于太大而无法一次构建的零件,为了使用更少的支撑材料来更快地构建,或者为了构建带有较精细特征的零件,分割和粘合 Fused Deposition Modeling (FDM) 零件是一个很好的解决方案。有多种方法和更多材料可以用于粘合 FDM 零件。

      选择粘合方法时的主要考虑因素是粘合接头的强度以及与每种 FDM 材料的相容性。对于强度数据,Stratasys 在德克萨斯大学厄尔巴索分校进行了实验室测试来测量拉伸强度。其他条件 包括时间、成本、操作难度、零件配置以及一般性能也都会纳入考虑。但粘合零件的精确度取决于诸多因素。例如粘合剂的性质(比如粘度)将影响到精确度。技术人员技巧、接头样式以及夹具类型的影响甚至更大。

      为了帮助选择最适合您的需求的粘合方法,以下是结合多种 FDM 材料所制成的零件的常见方法的简要评估。

港澳台app

粘合剂(环氧树脂)

      分为两部分的环氧树脂常用于粘合 FDM 零件。混合环氧树脂成分,然后利用布器、刷子或渗透方式进行涂覆。粘度范围可以从稀薄的填缝剂状到浓稠的油灰状,因此涂覆技术也各不相同。涂覆后,在环氧树脂固化的过程中将粘合截面固定住或夹紧。

      各种环氧树脂的固化时间、材料特性和粘合强度都不同。但总体而言,它们都易于使用。它们有非常良好的机械强度,并通常表现出良好的耐热和耐化学腐蚀性能。这些粘合剂的优势在于生效时间有 20 70 分钟,因此在截面粘紧后还可以进行较小幅的调整。但是,代价却是固化时间较长。在室温下固化时,在许多小时内都不能操作,固化周期将持续一到五天。如果加热固化,则可以大大加快固化进程。

港澳台app

粘合剂(氰基丙烯酸盐粘合剂)

      氰基丙烯酸盐粘合剂常被称为强力胶。它是一种快速固化的粘合剂,可用于快速简易的维修和轻负荷的粘合应用。只需将强力胶涂覆在粘合表面上,就可以将截面粘合在一起。粘合剂在几分钟内就会固化。强力胶粘合的 FDM 零件拉伸强度要高于环氧树脂粘合剂。但是,其耐热、耐化学腐蚀和耐溶剂的性能不佳。因此,采用强力胶粘合可能会降低 FDM 零件的性能。所以,建议将其用于概念性的模型以及用于验证成形和配合的原型,而不要用于功能性的原型或实际生产的零件。

溶剂

      溶剂粘合通过化学溶解待粘合表面的塑料来发挥作用。可以将溶剂刷涂在截面上,然后将它们按合在一起并夹紧,或者可以将其注射到已匹配好的接头或已存在的裂缝中。水状的稀溶剂会因毛细作用而进入零件表面缝隙,这可以提高修复或粘合的强度。可以使用几种溶剂,但建议使用出自 Micro–Mark SAME STUFF。该方法形成的粘合物的强度要高于许多种粘合剂。与强力胶类似,该过程非常简单,并且粘合部位将在数秒钟内固定。另一个相似之处是它可以涂覆到难以触碰到的区域,因为溶剂将因为毛细作用而到达缝隙或断裂处。

      它相对于强力胶和环氧树脂的优点在于当溶剂蒸发完毕后,粘合零件中将只含有 FDM 材料。虽然粘合部位将在数秒内固定,但零件仍应放置至少八小时进行固化。另外还请注意,如果零件受热超过 176 F (80 °C),则表面可能会起泡。溶剂焊接不适用于粘合 PPSF ULTEM 9085。这些 FDM 材料耐化学腐蚀,因此对溶剂几乎没有反应。


热风塑料焊接

      塑料的热风焊接与金属的氧炔焰焊接类似。区别在于前者使用热风喷枪代替喷射焰,并使用 FDM 材料条代替焊条。在粘合零件时,将热风焊接工具沿着接头缓慢拖动。热量会融化材料丝,融化的物质会填充缝隙。该方法形成的粘合物的强度要高于其他所有方式。并且该方法快速而廉价。

      零件在冷却到可以直接触碰后即可投入使用。因为粘合材料是一小段 FDM 塑料,因此成本几乎可以忽略不计。使用 FDM 材料作为粘合介质的另一个优点在于可保证材料的连续性。粘合剂与零件的特性和性能完全相同。为了获得最好的效果,热风焊接不要应用在薄壁截面上。另外,该处理需要一定的技术,因此效果将取决于技术人员的经验和技巧。

港澳台app

超声波点焊

      该技术广泛应用于在塑料零件之间进行永久性粘合的生产过程。超声波点焊工具使用超声波来融化接头区域。利用手持式超声波焊接工具,该方法还可以用在小批量的原型设计或直接数字制造应用中。与其他粘合方法相比,除了需要购买焊接工具外,超声波焊接几乎没有缺点。焊接区域的强度比周围的材料都高,但拉伸强度不如热风焊接或未经粘合的零件。超声波焊接工具的喷管和喷头通常可互换。市面上有各种喷管和焊接头,它们将决定可以焊接的材料厚度、焊接的直径以及所得焊缝的类型。

      因为没有向接头中引入材料,因此对零件的精确度或其特性的改变很小。这使得超声波焊接成为必须考虑零件质量以及与人体组织接触的相容性的医疗应用的理想选择。

      当需要更高的强度时,超声波焊接可以结合其他方法一起使用。点焊单独的部件以固定它们的位置,然后涂覆粘合剂、溶剂或其他焊接助剂。该方法尤其适合于笨重庞大的组装件。超声波焊接快速而廉价。完成焊接操作后,零件即刻可投入使用。并且因为无需消耗品,所以唯一的开支就是直接的人力成本。


紧固件(机械)

      虽然这是一种连接方法,而非粘合方法,但它仍是一种有效的替代方法。有大量的机械紧固方法和硬件选件可用于连接 FDM 零件。一种独特的截面连接方法是在FDM零件的构建过程中插入紧固件。当产品从 Fortus 机器中生成时,零件中就已经集成了紧固件。