照片信用：Stratasys
Stratasys公司最近宣布了熔融沉积建模(FDM)技术的两项独特进展，这将帮助3d打印实现其作为主流航空和汽车产品制造工具的潜力。虽然他们公布的两种先进技术演示解决了非常不同的制造需求，但它们都能够制造更大、更强、更廉价的部件，速度比目前任何其他FDM机器都快一个数量级以上。
Stratasys公司的大型热塑性零件和工具的无限构建3D演示。照片：Stratasys.
3-d长长
为了创造一种能够生产具有高度可重复机械性能的非常大的轻型热塑性塑料部件(和工具)的机器，Stratasys公司的Infinite-Build 3D Demonstrator的设计师们不得不重新思考3D打印过程。Infinite Build演示程序并没有将其部件垂直放置，而是将过程转向一侧，水平构建它们。为了做到这一点，机器使用打印头，打印头保持在一个固定的位置，而30英寸× 48英寸的模板在水平轨道上移动，并在打印部件时从制造区域慢慢移动。
虽然将打印机的垂直于重力垂直定向打印机的Z轴，但它允许其产生的部件的长度仅受轨道的长度及其相关支持系统的限制。Stratasys表示，本系统可以制造至少50'的部件，并且该生产系统可能能够更长的长度。
Infinite Build系统的水平制造技术使其能够建造几乎任何长度的结构。照片：Stratasys.
仔细看看
像许多传统打印机一样，该系统在“构建表”上开始打印，通过真空将构建表固定在构建模板上。接下来，压板和固定的X-Y开口的底部接收一组夹子，作为物体的打印支撑结构的附着点，称为“龙骨”，随着挤压的部分生长和移动。
示威者单元的印刷机制包括一个机器人臂（由Kuka制造），可以选择四个可互换挤出机头中的一个，每个挤出机头部都有其自身的供应印刷材料。通常，一个打印头用于放下支撑材料，在构建过程中留下多达三种不同颜色的选项。在工作单元的另一侧还有辅助架，其可以容纳12个更可互换的工作头。这些可以是挤出机或其他工具，例如钻头，磨料轮或检查装置。
无限构建演示器制造了一台客机内部面板。注意面板下方的印刷龙骨结构，防止其在印刷过程中垂钓或移位。照片：Stratasys.
索引图层之间的打印头由打印头和收缩系统处理。打印头可以沿Z轴索引，在零件本身必须沿轨道缩回之前，沿Z轴展开多达2“材料。这些次要索引步骤中的每一个大约需要50毫秒。一旦折断部分，然后将打印头重新索引以拾取其离开的位置。精确对准头部是一个最多可能需要25秒的严格过程。
为了保持对印刷品的精确尺寸控制，划线必须还要小心地控制打印区域周围的热环境。它们使用5侧烤箱来实现这一点，该烤箱提供恒定的热梯度，以便在前几英寸的构建中致以一致的冷却。
很酷的本钱
Stratasys还采用了独特的方法来打印机的挤出机机制。替代通过加热挤出机喷嘴推动灯丝，如大多数FDM机器，无限的构建系统的打印头使用螺杆挤出机在施加到构建区域之前液化塑料微粒流。目前，该系统使用Stratasys'LeLtem 9085 PEI构建材料加上专业的支持材料，其机械性能适用于水平构建环境。
螺杆挤出机在温度较低的温度下运行，因为它使用剪切力作为初级液化机制。除了消除塑料烧焦的可能性之外，冷却器运行的螺杆机构可以通过其喷嘴推动更多的材料，而不是基于丝的挤出机。它提供了最大的20,000多个微立方英寸/秒（MCI / s），大约10倍的传统FDM机器的最大流量。它还支持将其层保持恒定厚度所需的挤出量的非常快的变化，因为打印头在谈判角落或曲线时改变速度。STATASYS正在研究挤出机，可提供高达250,000 MCI / s的，并预计将在2016年底提供工作模式。
当与库卡机械臂提供的精确运动控制相结合时，挤出机可以以高达2米/秒的速度放下线性珠子，并在16毫秒内旋转90度角。目前的系统可以提供从0.010到0.040或更高的珠子厚度。通过使用不同的挤出机头，其珠宽也会发生变化，通常范围从0.010“到0.100”。
尽管其高分辨率高，但挤出机系统仍然产生小，但可见的层线，在其印刷的物体中（尽管它们不影响其机械性能）。Stratasys表示，它正在开发工艺后技术，当需要精细完成时可以应用。
在客机内部使用的该窗口面板印在无限构建演示。照片：Stratasys.
第一商业应用
鉴于无限的构建示威者的能力，难怪航空航天制造商波音在定义其要求和规格方面发挥了影响力的作用，以满足他们生产低容量，定制的轻量级飞行部位的需求。该系统的第一个应用之一预计将是用于完成当今飞机的内部的大型复杂的塑料面板。
作为可能的，划线和波音合作以生产窗口面板的示例，该窗口可以用于其生产飞机之一。面板测量32“x 40”，厚度为1/2“。在其精细特征模式下运行时，它将进行60小时以制造。
还有兴趣在生产类似的面板中用于火车，公共汽车和其他大容量运输系统。福特电机公司还探索了无限构建演示的汽车制造应用。
Stratasys'机器人复合3D示威者。照片：Stratasys.
建筑强大
Stratasys'的其他演示器使用8轴机器人系统来生产具有一个或多个方向强度的复合部件。被称为机器人复合3D示范器，原型系统挤出含有切碎的碳纤维的热塑性（聚酰胺，AKA尼龙），该碳纤维与流动方向对齐，提供了能够生产更强的较轻的零件的方向强度。目前的系统可以使用传统的长丝或微粒。此外，Stratsys表示，在使用连续光纤的系统上有一个明确的路线图，该系统将产生更强的部分。
像它的同伴，这个演示不遵循简单的3轴X-X-Z坐标系统使用大多数FDM机器。取而代之的是，构建表面是一个18英寸的工作台，它位于一个2轴旋转定位器上，而6轴机器人控制着Demonstrator的挤出机头。这种8轴系统消除了对离散层的需要，使单个特征能够被构建为离散元素(而不是离散层)，每个特征都有自己的方向属性。此外，高铰接式挤出机头允许从内到外建造复杂的部件。
结果，3D综合演示器提供快速生产速度，通过消除层过渡时间和大多数支撑材料进一步增强。并且，与系统框架限制的传统打印机不同，综合示范器的构建区域仅受机器人的范围限制。
尽管目前的演示版本只使用尼龙制造零件，Stratasys表示，他们将迅速调整该过程，以使用目前在汽车和航空应用中使用的其他合格材料，包括PEEK和PEKK。
波音和福特还将探索如何使用机器人复合3D示范器来制造用于航空航天和汽车应用的结构部件。详细说明在本文写作时不可用的详细信息。
提交：工业自动化
