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工业级大型熔融沉积挤出成形FDM设备研发

发布时间: 2018-02-26 09:13:05 浏览: 0
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随着全球经济的发展,新的技术革命不断取得新的进展和突破,技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产品的开发周期、生产周期越来越短,于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益,使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展;另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要,要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。增材制造等新型快速成形技术应用范围不断扩大,类型不断增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。  

共享模具公司作为一家以木模为主的模具制造企业,木模造型时间长、对熟练工技能要求高、耗费木材大等问题,一直困扰着公司的转型和发展。而FDM模具3D打印技术作为一种增材制造技术,其数字化的造型技术、可变的造型材料、增材制造的低耗材等特性,恰恰可以改变了以往依赖手工制造的局面,加快了模具产品研发速度,降低了工艺研究成本与风险,实现了及时生产且满足个性化多样产品需求。

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因此,鉴于行业的竞争日趋激烈,公司研究FDM设备技术是对新型模型制造技术的尝试,是寻找代木材料的重要方法,是公司转型升级的重要举措。自2013年开始研究适合模具制造的3D打印设备及材料,2014年公司结合自身研究投入1000万元进行模具3D打印设备的试制,并成功研发出首台模具3D打印设备。该设备在打印材料上选用PLA工程塑料无毒可降解,打印模型的精度、拉身强度、变形量等均符合模型制造要求,是一种优质的代木材料;在设备关键技术上采用基于FDM三维打印工艺,数控动梁龙门机床结构与挤出机构相结合,融合先进的数控系统及特定切片软件,研发的FDM模具3D打印设备为模具制造提供了一种新的工业级制造设备和方法;在工艺上对基于FDM模具3D打印工艺进行了初步验证,掌握了FDM模具3D打印的基本工艺方法。但是FDM设备由于受到结构的限制,一直处于2-4KG/H 的挤出量,打印速度无法提高,引起了翘边、开裂、打印效率低等一系列问题。

项目旨在研发一套高效率FDM打印设备,解决FDM模具翘边、开裂、打印效率低的问题,提高FDM模具的制造效率,尽快实现FDM模具的大规模代木模具,完成模具装备技术的转型升级。实现打印效率(KG/H)、打印精度(mm)、工作台尺寸(mm)、快速移动(X/Y/Z)(m/min)、定位精度(X/Y/Z)(mm)、重复定位精度(X/Y/Z)(mm)、打印速度(m/min)、分层厚度(mm)、喷嘴直径等各项指标的先进性要求。

2017年,公司利用FDM模具3D打印设备完成了100套产品的打印,约60T,实现产值500万元。

     本项目的创新性和先进性主要体现在以下方面:FDM高效率打印机实现了不盖恒温房间,通过机床本体防护实现自动保温控制;采用螺纹旋转式实现挤出头的自动转换,自动风冷系统,可以实现自动吸料,极大的提高了设备生产效率,促进了FDM模具3D打印技术及设备的大规模工业应用。


模具是“万业之母”,2016年世界模具行业产值达8200亿元,日本约有10000家模具企业,美国约7000家,德国约5000家,中国则有20000家,市场潜力巨大。从整体范围来看,3D打印在模具领域可渗透的市场发展空间为250亿元(到2020年),包含模具3D打印设备、材料、模具产品等