fdm3d打印技术常用材料（GF加工方案CUTAM500）

自3D打印技术诞生以来，3D打印零件与打印基板的分离至今困扰着业界。如图1所示，复杂形状的3D打印零件只有与基板分离后才有真正的使用价值。但是，基板的分离工艺并不像想象中的简单。要充分了解3D打印零件与其基板间的分离细节，我们需要简要地回顾分离工艺的发展史。

最初，用带锯机，看上去非常简单。将基板夹持在角铁上，用垂直带锯切下3D打印件。然而，不难发现，这种简单的方法存在许多限制和缺点：

锯缝 - 锯切的宽度意味着在3D打印过程中，需要增加打印的层数，对于布满许多工件的大型基板，这意味着打印时间将显著增加。

锯切面精度 - 锯切面的质量和精度难以满足要求，通常为获得干净的表面，需要增加打印层数，也需要费力地进行后续加工，然后才能使工件在分离后，其底面满足质量要求。

易损的横截面 - 施加在工件上的锯切力大小不可忽略不计，锯切力可能损坏工件和导致其变形，特别是薄壁工件，如图2所示。

特殊合金工件 – 想要高效率地锯切镍基高温合金和钛合金的3D打印件十分困难。

因此，由于锯切的诸多缺点，分离工艺很快演进到新型、当前迭代版本的基板切除工艺——线切割…

改用线切割工艺后，成功避免锯缝问题，但表面质量和横截面损伤等其它问题依然没有解决：

切割速度 - 与带锯切割速度相比，线切割速度堪称龟速。导致切割速度非常慢的原因之一是线切割工艺通常需要用高压冲液，对于许多3D打印件来说，可能损伤不均匀的横截面，事实上，如图3所示，常常成排地切割独立的工件。

工件分离的冲击损伤 - 由于需要安装基板，其表面平行于垂直方向的电极丝，被切工件必须在水平方向。工件被切断时，工件落下时常常发生损伤，如图4。

不仅落下的工件可能损伤，工件在切断前受到的弯矩也能在接近最终切断时造成表面变形。

机床成本 - 由于线切割的Z轴行程必须满足基板要求，通常必须使用大型线切割机床。然而，如今的线切割机床都配很多轴，分离3D打印零件与基板不需要使用其中的部分轴。这意味着对于选用线切割机床进行分离基板的公司，其所购买的机床的部分功能完全浪费。

如今，GF加工方案的 CUT AM 500闪亮登场！

作为电火花加工领域的全球领先者，GF加工方案发现了用于3D打印零件分离的原有技术存在的不足，决定开发一款全新、专用于分离3D打印件与基板的机床。开创性、已获专利的CUT AM 500横空出世，该机拥有以下优点：

*大型加工区：500x500x500mm

*小切缝：采用0.2mm直径的钼电极丝

*无切削力：采用专有的EDM/ECM切削工艺

*可重复使用的电极丝，运丝速度达20m/s

*无切割面污染

*高速切割

*无零件损伤：用水平电极丝和卧式切割工艺

*操作简单：采用Windows 10 HMI数控系统

*低运行成本：钼电极丝可循环利用

*可追溯的工件收集和标识：用于收集和支撑工件的零件收集篮

*可自动化：兼容System 3R夹具系统

*增加可工作时间：维护周期达600小时

现在，我们详细地介绍这些突出优点：

加工区域大

500mm立方形加工区，不仅轻松满足大型基板要求，也能满足高大工件的要求。

切缝小

采用0.2mm电极丝和高精度的基板找边定位，CUT AM 500用户可以最大限度地减少3D打印件的预留打印层。因此，能显著缩短打印时间。

无切削力

由于电极丝与工件之间无物理接触，线切割加工无工件损坏的风险，分离面不仅光滑，而且可与成形工件的进给轴准确找正。

无切割面污染

部分医疗器械和航空航天应用不允许切割面存在铜或锌污染，纯铜和镀锌电极丝常常存在该污染。CUT AM 500采用钼电极丝，有效避免该污染。

高速切割

CUT AM 500的线切割速度明显优于传统线切割技术，部分情况下，接近带锯的切割速度。达到如此高的切割速度是由于使用了多种先进技术：

高电极丝速度，即电极丝每秒运行20米，切割时电极丝和工件是浸入工作液中的，如图5所示，甚至可以同时切割多个工件。在这样高的速度下，5000米丝轴无法持续使用较长的时间；然而CUT AM 500将电极丝缠绕在另一个丝轴中，然后再反向将电极丝缠绕回原丝轴上，重复使用电极丝。在两个丝轴间来回重复使用电极丝显著降低耗材成本。

加入专用添加剂增强的水基工作液成为去离子的水基工作液，可以提高“拖动效应”和线切割速度。

专有的脉冲电源是以IPG Sinker为基础，进行改进设计的脉冲电源，采用EDM/ECM相结合的线切割技术，显著提高线切割速度。该脉冲电源采用双极脉冲技术，几乎可彻底避免钛和其它敏感材质的化学侵蚀。

无零件损伤

结合使用水平电极丝，卧式工件分离技术和零件收集篮确保切割安全，不损伤零件，如图6所示。

操作简单

在用户友好的HMI控制面板中，只需要输入简单的信息（参见图7），就能轻松完成分离任务的编程。

低运行成本

CUT AM 500通常使用易于购买和可循环使用的5000米长的钼电极丝，并使用标准的电火花成形加工工作液过滤器。

可追溯的零件收集和标识

CUT AM 500含易于调整的零件收集篮，可轻松将其分为多个格位，在零件格位中保存切割后的零件，零件保持其原始位置不变，因此易于进行后续加工和将零件序列化。

可自动化

CUT AM 500托盘接收器可兼容System 3R夹具系统，如图8所示，用机器人进行装件和卸件。

减少停机时间

CUT AM 500按照600小时的维护周期进行设计。每600小时需要执行以下维护：

• 更换电极丝
• 更换工作液
• 更换工作液过滤器
• 更换进线电源的接点
• 设计合理的600小时维护周期确保生产不间断，增加工作时间。

CUT AM 500的操作

我们已了解了这款全新的开创性机床的基本特点，现在我们看看这款机床如何进行工作！

第一步将基板/零件一起装入图9的零件隔架上。机床门打开，图中机床的托盘接收器在装件位置，如图10所示。（注意：基板也可以直接装入到机床的工作台上，无需夹头。此外，该机设计为可打开的顶盖，因此可用高架起重机将重型金属打印零件/重型基板吊入机床内。）

然后，将基板装入托盘接收器中，如图11所示。之后，将零件收集篮安装在零件上方并安装在托盘接收器上，如图12所示。当零件收集篮固定在托盘接收器上后，CUT AM 500的B轴立即开始转动，使零件位于如图13所示的倒立位置。（此处为看到内部情况已拆下收集篮）

现在，B轴完全转到180度位置，如图14所示。（注意，为看到内部情况，已拆下收集篮）

工作液槽门关闭，向工作液槽中加入工作液。Z轴带动水平电极丝运动到刚好低于基板表面的位置，电极丝驱动启动，在Y轴伺服控制下进行线切割。线切割的状况如图15所示。（注意，收集筐的设计可使切断分离期间，与电极丝无干涉。）

当将零件切掉时，零件无损伤地落在收集篮中，如图16所示。完成线切割时，抽出工作液槽中的工作液，工作液槽门打开，运出收集筐。Y轴将电极丝运动到其原位，然后B轴开始转动，返回其原位，如图17所示，这时可以拆下基板进行更换以便下次加工。

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主题： 金属3D打印零件分离方案

时间： 2020/8/21 14:00-15:00

直播讲师： 李智 GF加工方案销售经理

直播合作：南极熊

产品特点：

金属增材制造是一种复杂工艺，完美的成品并不能仅仅依靠打印这一工艺环节，而是将材料、设计、打印、及后处理融合后得到的结果，只有正确的组合及优化这些工艺才能获得优质、可重复的增材部件。而打印完成后的零件分离质量，是业内长期被忽视的一个问题。基于此，GF（GeorgFischer,简称GF,标识为 GF ,中文名为乔治费歇尔,瑞士著名的工业巨头,创立于1802年）提出独特的零件分离方案，在保持基准精度及质量的同时，确保工件的工艺完整性。

△GF零件分离方案三大亮点：快速的线切割技术、180°旋转轴和水平切割工艺、工具收集框

直播提纲：

从设计到成品的完整金属增材制造方案

创新的增材制造零件分离技术

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