熔融沉積成型（FDM）原理

1、職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程教案熔融沉積成型（FDM）原理制作人：楊兵兵陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院熔融沉積成型（FDM）原理1、 熔融沉積成型（FDM）熔融沉積成型（FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling），由于FDM已經(jīng)被Stratasys公司注冊，因此開源3D打印機(jī)的鼻祖RepRap（Repicating Rapid Prototyper）項目創(chuàng)造了一個與之同意的名稱熔絲制造（FFF，F(xiàn)used Filament Fabrication），它還被稱為熔融擠壓成型（MEM，Melted Extrusion Modeling）、塑料噴?。≒JP，

2、Plastic Jet Printing）、熔絲建模（FFM，F(xiàn)used Filament Modeling）、熔絲沉積制造等。熔融沉積成型（FDM）技術(shù)的發(fā)展歷程1988年，Stratasys的創(chuàng)始人Scott Crump在自家廚房里發(fā)明了FDM技術(shù)，最初的原型機(jī)使用的材料是蠟和塑料的混合物。熔融沉積成型（FDM）技術(shù)的發(fā)展歷程1989年，清華大學(xué)顏永年教授開始進(jìn)行快速成型技術(shù)研究；1992年，完成了對用戶開放的RPM研究與開發(fā)平臺；隨后又推出了我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的世界上唯一擁有分層制造和熔融擠壓成型兩種快速成形工藝的系統(tǒng)“M-RPMS型多功能快速原型制造系統(tǒng)”；擁有分層實(shí)體制造-SSM、

3、熔融擠壓成型-MEM.在世界上首次完成了無木模鑄型制造（PCM）工藝；2012年，成立浙江永年激光成形有限公司，從事金屬激光熔覆和熔化(Laser Cladding和Melting)成形技術(shù)的應(yīng)用和服務(wù)。2、 熔融沉積成型（FDM）技術(shù)工作原理FDM技術(shù)的工作原理如圖所示。將預(yù)先制成一定直徑的絲狀熱熔性塑料材料通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)噴頭，在噴頭內(nèi)將塑料絲材加熱至黏流態(tài)；噴頭在計算機(jī)控制下在一個平面內(nèi)沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，在送絲機(jī)構(gòu)持續(xù)壓力的作用下將橫截面呈橢圓形的熔融狀態(tài)材料擠出黏結(jié)在工作臺或已有模型的表面上，擠出的糊狀物料冷卻凝固后形成層片；一層加工完成后，工作臺下降一個單位層厚距離，進(jìn)行

4、下一層加工；這樣經(jīng)過層層堆積累加，通過層片之間的相互擠壓形成實(shí)體結(jié)構(gòu)和相對光滑的表面，最終形成FDM加工零件。原理圖如圖1所示。圖1 熔融沉積成型（FDM）技術(shù)工作原理圖打印完成后，待打印件冷卻后，用鏟刀等工具將打印件從工作平臺上取下，利用尖嘴鉗、鑷子等工具去除支撐，再進(jìn)行打磨拋光等后處理操作。 3、 熔融沉積成型（FDM）的優(yōu)點(diǎn)（1） 由于采用熱熔擠壓技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，運(yùn)行安全；（2） 成型材料種類較多，成本低，綜合力學(xué)性能較好；成型材料主要有：工程塑料 PLA & ABS；TPE/TPU等人造橡膠材料；在PLA和ABS中加入金屬粉、碳纖維等制成的復(fù)合材料、澆鑄用蠟等。（

5、3） 一般精度可以達(dá)到±0.2mm。（4） 成型制品強(qiáng)度好、易于裝配，可進(jìn)行消失模鑄造；（5） 設(shè)備體積小，無噪聲、無污染，適合辦公環(huán)境使用。4、 熔融沉積成型（FDM）的缺點(diǎn)（1） 精度較低，需要支撐結(jié)構(gòu)，難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件；有些廠家設(shè)備使用水溶性支撐材料，較好去除，基本不影響表面質(zhì)量；大部分需要進(jìn)行后處理操作。（2） 做小件或精細(xì)件時精度不如SLA；一般精度可以達(dá)到±0.2mm（3） 與截面垂直的方向強(qiáng)度?。唬?） 成形速度相對較慢，不適合構(gòu)建大型零件。熔融沉積成型（FDM）打印件展示如圖2-9所示。圖2 一次打印鏈條嵌套模型圖3發(fā)動機(jī)組等比模型圖4 太爾時代 UP Plus 3D打印機(jī)圖5 太爾時代UP BOX 3D打印機(jī)