高性价比机器人挤出机解锁大规模复合材料 3D 打印

高性价比机器人挤出机解锁大规模复合材料 3D 打印

CEAD（荷兰代尔夫特）已将 CFAM Prime 系统商业化，用于复合材料大规模 3D 打印，采用专利打印头，可在同一零件中用连续纤维和短纤维增强热塑性塑料。正如荷兰复合材料生产商 Poly Products（荷兰韦尔肯达姆）在《Kunststof Magazine》当期文章《想得大，打印得更大》中所述，该公司已投资该系统，但 CEAD 认识到其他公司需要不同的方法。

“我们看到大规模 3D 打印需求在增长，”CEAD 业务发展负责人 Charléne van Wingerden 解释道。“但并非每家公司都有空间容纳像我们 CFAM 系统那样占地 8×4×4.5 米的大型装置。”然而，因为许多公司已拥有机械臂或龙门系统（如数控加工），CEAD 开发了独立挤出机，可集成到此类系统中，从而提供降低投资的解决方案，探索增材制造的可能性。

“我们曾用数控加工聚氨酯泡沫和手工铺层 GRP（玻璃纤维增强塑料）制造模具，但那种方法涉及过多劳动力和浪费，”Rapid Prototyping（匈牙利布达佩斯）所有者 György Juhász 解释道，该公司于 12 月购买了 CEAD 机器人挤出机。“我们现在用 30% 短玻纤增强聚丙烯 3D 打印模具，将人工时间减少 50%。”

CEAD 机器人挤出机设计为轻量化、高产出的大规模复合材料 3D 打印解决方案。该系统交付包含 3D 打印所需的一切：机器人挤出机、西门子 PLC 控制、物料储存、物料输送、水冷却和易于安装的挤出机安装支架。

高填充聚合物与多种热塑性塑料

CEAD 机器人挤出机是专为 3D 打印定制的高温系统。利用四个加热区，挤出机逐步熔化纯或增强热塑性颗粒。由西门子伺服电机和行星齿轮箱驱动，提供处理某些材料所需的高扭矩。挤出机默认可达 330°C，高温版本可达 400°C，可挤出多种纤维增强热塑性材料，甚至包括 PEEK（聚醚醚酮）。

升级为 1 千瓦伺服电机提供标准扭矩 63 Nm 和峰值扭矩 144 Nm，有利于高产出打印困难和强韧材料。使用工程级材料可将挤出机推向极限，例如 Arnite 50% 玻纤增强 PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）和碳纤维填充 PESU（聚醚砜）。尽管标准伺服电机能处理这些材料，但升级版在需要时能提供更多产出。

物料储存与输送

机器人挤出机包含最多 25 公斤物料储存，无需彻底干燥。对于需要干燥的物料，物料输送泵位于储存下方，可直接连接外部干燥机。输送泵将干燥物料吹入挤出机料斗，通过西门子控制精细调节。

因为机器人挤出机作为完整包装交付，物料输送单元已包含在内。大量研究投入开发可靠的物料输送系统，因为它对长时间无人值守打印或打印昂贵工程级材料至关重要。“我们认为因输送系统故障导致打印失败是不可接受的，”Wingerden 说。“CEAD 的独特之处在于输送单元作为标准组件随挤出机发货。”

易于集成与控制

整个系统通过西门子触摸屏操作，运行专为机器人挤出机和 CFAM 系统设计的 CEAD 软件，基于多年塑料挤出、3D 打印和机器开发经验。

所有机器人挤出机组件协同工作，形成完全集成的系统。操作员与西门子控制面板交互，可连接机器人或龙门系统。机器人挤出机仅由两个信号控制——模拟 0-10 伏和 数字 0-24 伏直流电（dc），为机械臂或龙门控制挤出机提供稳健系统。最近，CEAD 推出了基于 Profinet 的机器人挤出机控制，允许更高级的集成选项。

还包含定制安装支架，仅需几个螺栓即可将机器人挤出机安装到机械臂或龙门上。

辅助系统

CEAD 还提供易于集成的干燥系统及其他组件，如喷嘴套装。Rapid Prototyping 除机器人挤出机外还购买了干燥机。“这样我们可以打印多种材料，如 PET、PET-G 和 ABS，”Juhász 说。