大型FDM打印机的工业应用与挑战
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前几期笔者提到FDM应该向高性能高端应用发展，淡化了大型化的发展，但将设备做大仍旧很重要。本期笔者以德国Bigrep打印机为例介绍大型FDM的工业应用。
Bigrep当前有两款打印机，BIGREP ONE与BigRep Studio。前者成型尺寸为1005×1005×1005mm，几乎是当前最大成型尺寸的FDM打印机；后者为500×1000×500mm，是办公和工业环境的理想选择。
--Bigrep大型3D打印机在稳定性、速度、成本方面具有优势。
▌稳定性
BigRep one的结构并不复杂，采用全开放式金属框架，八个顶角利用高强度聚合板固定，结实耐用，底部装有脚轮，自重达410公斤，如此设计也使稳定成为bigrep的最大优点。
▌速度
Bigrep one具有0.5、1.0、2.0mm三种尺寸的喷嘴，用户可根据所需要的分辨率选择喷嘴和打印层厚，不过分辨率的降低在提高速度的同时也会对精度造成影响，这款打印机的最高精度为0.1mm。
▌成本
这款打印机所采用的耗材还是常规使用的ABS、PLA等，常用于早期原型制作，成本也主要来自于材料。
--在稳定性、速度、材料都满足要求的情况下，此类大型的FDM有哪些工业应用呢？
1. 大型零部件的功能测试
汽车制造商都喜欢以低成本生产具有相当机械性能的原型，大型FDM与金属电镀的结合便提供了强大的解决方案。
采用bigrep打印大型汽车歧管，并在歧管表面电镀一层金属镍，可显著提高原型的耐热性、耐化学性，并能增加零件的强度，使其更接近成品铸造金属零件的机械性能。此大型歧管的制作仅15小时，材料成本不到20欧元，汽车公司可借助此技术快速研发产品。
2.大型建筑沙盘
采用大型FDM打印建筑模型，相比于传统方法来说更快、成本更低、风险更小，相较于SLS和SLA来说成本更低。Bigrep可在5天内以1:50的比例打印出当代别墅模型，经多次后处理之后可达到完美的效果。
3. 混凝土模具
FDM技术用于建筑行业，可以比传统方法更快速度制作模具，使客户能够节省时间和材料。
4. 3D打印发光字广告牌
据统计，使用3D打印制作个性化的广告招牌与标志，材料成本低、颜色丰富、无需喷漆，可节省85%的成本和时间，可以轻而易举的解决定制广告标识中比较棘手的、甚至传统方式根本解决不了的问题，这一具有颠覆性的意义将会给广告标识行业注入新的活力。但同时由于材料的问题，广告字目前的寿命还很有限，若获得广泛应用还应在材料端获得突破。
大型FDM除了在原型制造、建筑、模具以及广告业的应用之外，在乐器、家具以及备品备件方面也有广泛的应用。
--如此大型的FDM打印机，虽能够一次成型大型零件，免去了组装带来的繁琐工作，但同时兼具挑战。
1. 平台加热问题
如此大幅面的打印机，能否实现均匀加热？加热床在大型FDM打印机工作台中起着关键加热作用，大的温度差会使挤出头挤出的丝料发生变形从而影响工件的加工质量。
2. 喷头问题
FDM打印机的最为主要的关键部件是喷头，喷头的送丝是否准确、稳定和加热效率高低往往会直接影响打印件的成型质量的好坏和机器的使用寿命长短。
3. 可靠性问题
良好的可靠性和高精度是衡量系统质量好坏的关键指标，打印的零件越大，往往越会影响精度。机器送丝稳定、运动机构稳定和打印件精度是设备可靠的重要保障。
4. 工艺问题
FDM打印机虽已被广泛应用于各个领域，但由于其打印件的表面成型质量、尺寸精度和打印时间仍制约着其发展。对于大型FDM，稳定的工艺更为重要。
5. 耗材问题
此类打印机往往打印大型模型，势必要求更多的耗材，打印时间很长，夜间断丝怎么办？材料不足怎么办？
以上问题对于能否实现稳定可靠的打印至关重要，设备若实现应用，必须可靠。
--总结
无论挑战有多少，其实都是在考察设备的稳定性，只有这个问题解决的好，3D打印的跨界使用才有价值。
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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：大型FDM打印机的工业应用与挑战