3D打印FDM技术

1、FDM技术

1)        FDM技术概念

FDM的全称是Fused Deposition Modeling，即工艺熔融沉积制造工艺，其别称又为熔丝沉积。是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加热熔化进而堆积成型方法。

2)        FDM技术的历史简介

FDM技术是美国学者Scott Crump在1988年研究出来的。1990年，美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机，并很快发布了基于FDM的Dimension系列3D打印机。

3)        FDM技术成型原理

加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在制作面板上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层“画出”截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。

4)        FDM技术所需耗材

FDM技术所需要的耗材有多种可以使用，如工程塑料ABS、PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF以及ABS与PC的混合料等。同时，还有专门开发的针对医用的材料ABS-i。

5)        FDM技术应用范围

FDM技术现在主要用于制作概念模型，即结构复杂的装配原型件。FDM技术制造的模型可以运用于销售和行销，包含内部和外部，对内来说，主要是给管理层看产品在未生产之前的样子；对外，则是给顾客看的，目的是为了吸引顾客的兴趣和关注。

6)        FDM技术优缺点

优点：

    ①制造系统没毒气或化学物质污染；

    ②一次成型、易操作且不产生垃圾；

    ③水溶性支撑技术，能快速去除支撑结构，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件；

    ④原材料为材料卷，便于搬运和更换。

    ⑤可选用多种材料。

缺点：

    ①成型精度较低，最高精度11um

    ②成型表面光洁度不高；

    ③成型速度慢。

2、FDM技术制造过程

FDM技术制造模型的过程包括设计CAD模型、CAD模型的近似处理、对STL文件进行分层处理、造型、后处理。

1)        设计CAD模型

设计人员根据需求运用设计软件制作出三维CAD模型。

2)        三维CAD模型的近似处理

这一步主要是为了清楚产品表面不规则的曲面，所以在加工前一定要对其进行近似处理。是用一系列相连的小三平角面来逼近曲面，得到STL格式的三维近似模型文件。目前设计软件基本都有这个功能。

3)        STL文件进行分层处理

因为快速成型都是一层一层的打印，所以在打印前，需要把模型转化为一层一层的层片模型。

4)        模型支撑制作

FDM技术制作模型的过程中，最重要的是支撑的制作。因为一旦支撑没做好，就会导致制作的模型塌陷变形，影响模型的成型精度。同时，制作支撑还有一个重要的目的，那就是建立基础层，即工作平台于模型之间的缓冲层，基础层有利于原型剥离平台，同时，还可以在制作过程中提供一个基准面。

5)        模型实体制作

在支撑做好后，就可以一层一层的自下而上的层层叠加打印出模型。

6)        后处理

快速成型的后处理主要是对原型进行表面处理。去除支撑部分，对模型表面进行处理。

3、FDM技术的发展前景

FDM技术作为3D打印成型技术中的一种，其发展前景广泛。FDM技术因为其制作简单、成本低廉，所以，对于企业来说，可以节约成本开支；同时，FDM技术现目前主要用于制造概念模型，便于设计师直接观看，从而发现设计不足。所以，FDM技术将会在设计行业、制造业等行业大放异彩，发挥重要作用。

　　

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