任務(wù)一3D打印技術(shù)的形成新

3D打印技術(shù)及應(yīng)用主講人：王程程國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院熔融沉積成型技術(shù)目錄國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫1.熔融沉積成型技術(shù)的原理及系統(tǒng)組成2.熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)3.熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備4.熔融沉積成型的應(yīng)用01熔融沉積成型技術(shù)的原理及系統(tǒng)組成國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫熔融沉積成型技術(shù)的原理及系統(tǒng)組成（一）FDM技術(shù)的成型原理

噴頭預(yù)熱→供絲機(jī)構(gòu)送料至噴頭→將絲材加熱融化成半液態(tài)→噴頭擠出半液態(tài)材料涂覆在工作臺上→材料冷卻形成一層截面實體→工作臺下降一個截面層高度→噴頭繼續(xù)涂覆。（如此循環(huán)，直到最終形成三維產(chǎn)品零件）注意事項：

成型過程中，當(dāng)成型截面形狀發(fā)生較大的變化時，上一層輪廓無法為當(dāng)前層提供足夠的定位和支撐作用，就需要添加支撐結(jié)構(gòu)，為后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成型過程順利完成。FDM技術(shù)工作原理熔融沉積成型技術(shù)的原理及系統(tǒng)組成（二）FDM快速成型系統(tǒng)組成FDM快速成型系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)三部分組成：機(jī)械系統(tǒng)供料系統(tǒng)軟件系統(tǒng)噴頭裝置運(yùn)動部分成型室材料室控制裝置FDM快速成型系統(tǒng)幾何建模信息處理螺桿式噴頭結(jié)構(gòu)熔融沉積成型技術(shù)的原理及系統(tǒng)組成

FDM設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)主要由噴頭裝置、運(yùn)動部分、成型室、材料室及控制裝置等單元組成。關(guān)鍵部件是噴頭裝置，熔融沉積快速成型系統(tǒng)的噴頭可分為兩個部分：一是送料部分；二是塑化和噴嘴部分。1.機(jī)械系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括幾何建模和信息處理兩部分。信息處理部分包括STL文件的處理、工藝處理、圖形顯示等模塊。2.供料系統(tǒng)

將ABS、PLA等絲料纏繞在供料輥上，將絲料向噴頭送進(jìn)。噴頭前端部位的絲料被熔融后經(jīng)噴嘴涂覆在工作臺上，冷卻后就形成一層層的輪廓截面。3.軟件系統(tǒng)02熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)（一）FDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：2.材料廣FDM技術(shù)制作費(fèi)用較低；原材料的利用率較高且無污染，成型過程無化學(xué)變化。1.成本低

支撐結(jié)構(gòu)容易剝離，制件的翹曲變形較小，原型經(jīng)簡單的支撐剝離后即可使用，目前出現(xiàn)的水溶性支撐材料使得支撐結(jié)構(gòu)更易剝離。3.后處理簡單FDM技術(shù)所用材料包括ABS、石蠟、人造橡膠、聚酯熱塑性塑料等低熔點(diǎn)材料，和低熔點(diǎn)金屬、陶瓷等的絲料。熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)（二）FDM技術(shù)的缺點(diǎn)：成型件表面粗糙：成型件表面有較明顯的一層層條紋，需配合后續(xù)拋光處理，目前不適合高精度的應(yīng)用。成型速度較慢：FDM技術(shù)需設(shè)計、制作支撐結(jié)構(gòu)，并且需對整個輪廓截面進(jìn)行掃描和鋪覆，因此成型時間較長。只適合制作中、小型模型制件。030201（一）FDM成型的使用材料成型材料支撐材料

一般為熱塑性材料，如ABS、PLA、石蠟、尼龍PC等。

剝離性支撐（需要從零件表面手動剝離的支撐）、水溶性支撐（可以溶解于堿性水溶液）熔融沉積使用材料包括成型材料和支撐材料。材料

使用材料及設(shè)備是熔融沉積成型技術(shù)發(fā)展的核心與關(guān)鍵部分，它與原型制件的成型速度、精度、物理化學(xué)性能及原型制件的應(yīng)用均息息相關(guān)。熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)03熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備1.FDM成型材料FDM工藝對成型材料的要求是粘度低、熔融溫度低、粘結(jié)性好、收縮率低、機(jī)械性能好。1粘度材料的粘度低，流動性好，阻力就小，有助于材料順利擠出2熔融溫度3粘結(jié)性粘結(jié)性過低，成型過程中容易因熱應(yīng)力造成斷層、錯位現(xiàn)象4收縮率材料收縮率比較敏感，會影響材料的成型精度5機(jī)械性能絲狀進(jìn)料方式要求單絲具有較好的抗彎、抗拉和抗壓強(qiáng)度，較好的柔韌性在較低溫度下擠出材料，有利于提高噴頭和整個機(jī)械系統(tǒng)的壽命材料抗拉強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/Mpa沖擊韌度/(J/m2)延伸率（%）玻璃化溫度/℃使用范圍ABSplus3652964108多彩概念模型ABSi376296.44.4116汽車尾燈等透明模型PC1068104535161功能原型、工具以及最終用途零件，如汽車零件等PC-ABS30412352125高強(qiáng)度部件，玩具及電子產(chǎn)業(yè)PC-ISO5790864161食品包裝、醫(yī)療器械PPSF5511058.73230汽車發(fā)動機(jī)罩原型、可滅菌醫(yī)療器械、內(nèi)部高要求應(yīng)用工具ULTEM908571.6115.11066186航空航天、汽車等應(yīng)用產(chǎn)品，如飛機(jī)內(nèi)部組件和管道系統(tǒng)Stratasys公司FDM成型系統(tǒng)常用成型材料

品種多綜合性能好熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備剝離性能承受一定高溫2.FDM支撐材料影響因素：支撐材料與成型材料會在支撐面上接觸；FDM成型擠出的絲料較細(xì)，通常為0.2~0.4mm，在空氣中能快速地冷卻。要求：支撐材料能承受100℃以下的溫度。

剝離性支撐材料：要保證材料能在一定的受力下易于剝離，不會損壞原型制件的表面精度。

水溶性支撐材料：除了具有成型材料的一般性能外，還要具有水溶性或酸溶性。熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備（二）FDM快速成型設(shè)備Stratasys公司不同使用環(huán)境的FDM打印機(jī)（a）概念型uPrintSE；(b)設(shè)計型Dimension1200es；(c)工業(yè)型Fortus900mcFDM技術(shù)是以美國Stratasys公司開發(fā)的FDM制造系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。隨著FDM技術(shù)的更新?lián)Q代，Stratasys公司先后推出了Mojo系列、Uprint系列、Dimension系列、Fortus系列、Makerbot系列等多個系列多款FDM打印機(jī)。熔融沉積成型的使用材料及設(shè)備04熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫熔融沉積成型的應(yīng)用

采用FDM技術(shù)還可進(jìn)行玩具的開發(fā)、個性化玩具的定制。通過對CAD文件做一些必