行業(yè)案例 | TPU 95A材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)蓋領(lǐng)域新嘗試

來(lái)源：Ultimaker

工業(yè)皇冠的明珠 航空發(fā)動(dòng)機(jī)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為工業(yè)皇冠上的明珠，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的集中體現(xiàn)。航發(fā)是典型的資金密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，門(mén)檻相當(dāng)高，具有獨(dú)立研制先進(jìn)航發(fā)的國(guó)家更是很少，主要由美英德法國(guó)家控制著整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、維修。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)為飛機(jī)提供，是關(guān)系到飛行安全的關(guān)鍵部件。與其他生產(chǎn)或維修行業(yè)相比，航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修行業(yè)具有極高的資本要求和行業(yè)技術(shù)壁壘，維修流程及要求復(fù)雜，維修費(fèi)用昂貴，維修時(shí)間要求嚴(yán)格等。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)蓋封口蓋的3D打印應(yīng)用

為什么要使用TPU 95A作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)蓋封口蓋？

TPU 95A 材料具有卓越的高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化的特性，是一種成熟的環(huán)保材料，廣泛應(yīng)用在不同的行業(yè)。

TPU 95A由于其優(yōu)良的彈性和耐磨性，用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)蓋方面，可以有效地將零部件的開(kāi)口處保護(hù)起來(lái)，避免外來(lái)物損傷。

作為一款優(yōu)質(zhì)的3D打印材料，特別是應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，要求材料具有環(huán)保性、成本低廉、質(zhì)量穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。對(duì)于小批量制作定制保護(hù)套有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

為什么這么說(shuō)呢？傳統(tǒng)來(lái)講，大量的飛機(jī)零件由于其開(kāi)口處較多，通常是由OEM (Original Equipment Manufacturer，原始設(shè)備制造商)提供保護(hù)套，這些零件廣泛的在世界范圍內(nèi)周轉(zhuǎn)，為了保證在轉(zhuǎn)運(yùn)維修過(guò)程中零件不發(fā)生損壞及避免外來(lái)物損傷，零件必須經(jīng)過(guò)合理的保護(hù)，特別是開(kāi)口處的封堵。而這些保護(hù)套由于是定制的，并且作為一種零件的衍生品進(jìn)行銷(xiāo)售，其購(gòu)買(mǎi)成本不菲，公司又不得不購(gòu)買(mǎi)以確保零件周轉(zhuǎn)過(guò)程的安全。

使用TPU 95A打印時(shí)，需要特別注意什么問(wèn)題？

TPU 95A作為一種工程塑料，有多種的形狀，作為桌面級(jí)3D打印機(jī)來(lái)說(shuō)，線材是標(biāo)準(zhǔn)化的分類(lèi)。下面我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)在使用TPU 95A 線材打印保護(hù)蓋時(shí)的注意事項(xiàng)。

1. TPU 95A在打印過(guò)程中，材料具有流動(dòng)性，當(dāng)噴嘴在加熱過(guò)程中，材料由于溫度的升高而變軟，會(huì)緩慢從噴嘴中流出來(lái)。所以在正式打印開(kāi)始前，要盡可能將噴嘴上流出來(lái)的材料及時(shí)清理掉，以免影響平臺(tái)高度校準(zhǔn)，造成無(wú)法打印。對(duì)于不熟悉的操作者來(lái)說(shuō)，會(huì)增加困惑和排故的難度。

2. TPU 95A 在Ultimaker Cura中的設(shè)置是非常重要的，重要的，重要的，敲黑板說(shuō)三遍！打印參數(shù)的設(shè)置是一個(gè)綜合性的調(diào)整，通常打印風(fēng)扇速度可以調(diào)節(jié)從35%到50%之間，視具體模型的設(shè)計(jì)和需要輔助支撐的情況，具體來(lái)看。打印的回抽距離從8mm到10mm，基于實(shí)際操作來(lái)看，越復(fù)雜的模型，回抽可以適度調(diào)整到距離10mm，以避免材料流動(dòng)溢出噴嘴�；爻樗俣缺３�35mm/s，如果不滿(mǎn)意效果，可以微調(diào)。

打印失敗的情況總結(jié)

1. 目前工程師經(jīng)歷了兩種打印失敗的情況，一種是打印效果像毛毯一般的質(zhì)地，這種效果不能?chē)?yán)格意義上來(lái)說(shuō)是失敗，只是效果不是預(yù)期的。為什么會(huì)有打出來(lái)像毛毯墊子一樣的效果呢？

毛毯表面粗糙，材料從噴嘴擠出后由于其機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)快，在表面就像刮了過(guò)去，留下一點(diǎn)材料，在多次打印層疊過(guò)程中，材料相互刮來(lái)刮去，就產(chǎn)生這種意外的，奇妙的效果。

所以，在Ultimaker Cura設(shè)置中，為了保證打印效果符合預(yù)期，我們?cè)谒俣确矫娌豢梢栽O(shè)置得太快，一般速度可以調(diào)節(jié)到100%-120%，工程師嘗試使用150%-200%的打印速度，時(shí)間可以節(jié)約一半，但是出來(lái)的效果就無(wú)法接受，還是要看具體的應(yīng)用需求。這點(diǎn)上，需要多留意，不可過(guò)分貪心速度，希望大家都能明白，在3D打印來(lái)說(shuō)，速度和精度是個(gè)悖論。

2. 大家在打印過(guò)程中有沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)，在打印過(guò)程中TPU 95A材料在未打印區(qū)域會(huì)發(fā)生材料流出的現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因是什么呢？

根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我們可以從三個(gè)方面來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。

👉模型設(shè)計(jì)問(wèn)題

模型的設(shè)計(jì)決定了材料打印過(guò)程中有哪些地方需要支撐，懸空部分就會(huì)使用支撐材料（比如PVA），在兩種材料相互切換過(guò)程中，就會(huì)發(fā)生兩種材料夾層現(xiàn)象。待打印完畢后，有PVA材料夾在TPU 95A中雖然難以避免，但是可以盡可能減少這種情況。方法就是在噴頭轉(zhuǎn)換時(shí)先打印些材料出來(lái)，保證打模型的材料質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。并盡可能地將噴頭靠近要打印的模型位置，避免在空駛過(guò)程中，材料流出造成拖料，拖料溫度高會(huì)非常容易夾在其它材料內(nèi)。所以模型的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能考慮使用少的支撐。

👉TPU 95A材料回抽問(wèn)題

前面已經(jīng)講過(guò)，TPU 95A材料容易流動(dòng)，在待打印狀態(tài)時(shí)會(huì)慢慢流出來(lái)，所以在Ultimaker Cura設(shè)置中，要將回抽距離稍微修改下。工程師的建議是在10mm, 增加回抽距離，同時(shí)將風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速稍微提高，從原來(lái)的35%升到50%，可以得到較高品質(zhì)的打印效果。

👉平臺(tái)涂膠水問(wèn)題

這是個(gè)有時(shí)會(huì)被忽略的問(wèn)題，TPU 95A材料雖然比較容易粘結(jié)在玻璃板上，但是也受不住在平臺(tái)溫度70度的情況下一直保持巍然不動(dòng)。膠水是一定要涂抹一些的，建議使用固體膠棒，稍微涂抹一層薄薄在玻璃板上即可。有人曾說(shuō)，不涂又能怎么樣呢？事實(shí)證明，分分鐘打臉，不涂抹膠水的平臺(tái)，待打印進(jìn)行一會(huì)就會(huì)發(fā)生材料底部卷邊翹起的狀態(tài)，材料發(fā)生變形，影響打印，所以實(shí)際操作中還是要嚴(yán)格遵守這些經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。

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