熔融沉积成型（FDM）原理

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程教案熔融沉积成型（FDM）原理制作人：杨兵兵陕西工业职业技术学院熔融沉积成型（FDM）原理1、 熔融沉积成型（FDM）熔融沉积成型（FDM，Fused Deposition Modeling），由于FDM已经被Stratasys公司注册，因此开源3D打印机的鼻祖RepRap（Repicating Rapid Prototyper）项目创造了一个与之同意的名称熔丝制造（FFF，Fused Filament Fabrication），它还被称为熔融挤压成型（MEM，Melted Extrusion Modeling）、塑料喷印（PJP，

2、Plastic Jet Printing）、熔丝建模（FFM，Fused Filament Modeling）、熔丝沉积制造等。熔融沉积成型（FDM）技术的发展历程1988年，Stratasys的创始人Scott Crump在自家厨房里发明了FDM技术，最初的原型机使用的材料是蜡和塑料的混合物。熔融沉积成型（FDM）技术的发展历程1989年，清华大学颜永年教授开始进行快速成型技术研究；1992年，完成了对用户开放的RPM研究与开发平台；随后又推出了我国拥有自主知识产权的世界上唯一拥有分层制造和熔融挤压成型两种快速成形工艺的系统“M-RPMS型多功能快速原型制造系统”；拥有分层实体制造-SSM、

3、熔融挤压成型-MEM.在世界上首次完成了无木模铸型制造（PCM）工艺；2012年，成立浙江永年激光成形有限公司，从事金属激光熔覆和熔化(Laser Cladding和Melting)成形技术的应用和服务。2、 熔融沉积成型（FDM）技术工作原理FDM技术的工作原理如图所示。将预先制成一定直径的丝状热熔性塑料材料通过送丝机构送进喷头，在喷头内将塑料丝材加热至黏流态；喷头在计算机控制下在一个平面内沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，在送丝机构持续压力的作用下将横截面呈椭圆形的熔融状态材料挤出黏结在工作台或已有模型的表面上，挤出的糊状物料冷却凝固后形成层片；一层加工完成后，工作台下降一个单位层厚距离，进行

4、下一层加工；这样经过层层堆积累加，通过层片之间的相互挤压形成实体结构和相对光滑的表面，最终形成FDM加工零件。原理图如图1所示。图1 熔融沉积成型（FDM）技术工作原理图打印完成后，待打印件冷却后，用铲刀等工具将打印件从工作平台上取下，利用尖嘴钳、镊子等工具去除支撑，再进行打磨抛光等后处理操作。 3、 熔融沉积成型（FDM）的优点（1） 由于采用热熔挤压技术，系统结构简单，成本较低，运行安全；（2） 成型材料种类较多，成本低，综合力学性能较好；成型材料主要有：工程塑料 PLA & ABS；TPE/TPU等人造橡胶材料；在PLA和ABS中加入金属粉、碳纤维等制成的复合材料、浇铸用蜡等。（

5、3） 一般精度可以达到±0.2mm。（4） 成型制品强度好、易于装配，可进行消失模铸造；（5） 设备体积小，无噪声、无污染，适合办公环境使用。4、 熔融沉积成型（FDM）的缺点（1） 精度较低，需要支撑结构，难以构建结构复杂的零件；有些厂家设备使用水溶性支撑材料，较好去除，基本不影响表面质量；大部分需要进行后处理操作。（2） 做小件或精细件时精度不如SLA；一般精度可以达到±0.2mm（3） 与截面垂直的方向强度小；（4） 成形速度相对较慢，不适合构建大型零件。熔融沉积成型（FDM）打印件展示如图2-9所示。图2 一次打印链条嵌套模型图3发动机组等比模型图4 太尔时代 UP Plus 3D打印机图5 太尔时代UP BOX 3D打印机