任务一3D打印技术的形成新

3D打印技术及应用主讲人：王程程国家级创新创业教育教学资源库深圳职业技术学院熔融沉积成型技术目录国家级创新创业教育教学资源库1.熔融沉积成型技术的原理及系统组成2.熔融沉积成型技术的特点3.熔融沉积成型的使用材料及设备4.熔融沉积成型的应用01熔融沉积成型技术的原理及系统组成国家级创新创业教育教学资源库熔融沉积成型技术的原理及系统组成（一）FDM技术的成型原理

喷头预热→供丝机构送料至喷头→将丝材加热融化成半液态→喷头挤出半液态材料涂覆在工作台上→材料冷却形成一层截面实体→工作台下降一个截面层高度→喷头继续涂覆。（如此循环，直到最终形成三维产品零件）注意事项：

成型过程中，当成型截面形状发生较大的变化时，上一层轮廓无法为当前层提供足够的定位和支撑作用，就需要添加支撑结构，为后续层提供定位和支撑，以保证成型过程顺利完成。FDM技术工作原理熔融沉积成型技术的原理及系统组成（二）FDM快速成型系统组成FDM快速成型系统由机械系统、供料系统、软件系统三部分组成：机械系统供料系统软件系统喷头装置运动部分成型室材料室控制装置FDM快速成型系统几何建模信息处理螺杆式喷头结构熔融沉积成型技术的原理及系统组成

FDM设备的机械系统主要由喷头装置、运动部分、成型室、材料室及控制装置等单元组成。关键部件是喷头装置，熔融沉积快速成型系统的喷头可分为两个部分：一是送料部分；二是塑化和喷嘴部分。1.机械系统

软件系统包括几何建模和信息处理两部分。信息处理部分包括STL文件的处理、工艺处理、图形显示等模块。2.供料系统

将ABS、PLA等丝料缠绕在供料辊上，将丝料向喷头送进。喷头前端部位的丝料被熔融后经喷嘴涂覆在工作台上，冷却后就形成一层层的轮廓截面。3.软件系统02熔融沉积成型技术的特点国家级创新创业教育教学资源库熔融沉积成型技术的特点（一）FDM技术的优点：2.材料广FDM技术制作费用较低；原材料的利用率较高且无污染，成型过程无化学变化。1.成本低

支撑结构容易剥离，制件的翘曲变形较小，原型经简单的支撑剥离后即可使用，目前出现的水溶性支撑材料使得支撑结构更易剥离。3.后处理简单FDM技术所用材料包括ABS、石蜡、人造橡胶、聚酯热塑性塑料等低熔点材料，和低熔点金属、陶瓷等的丝料。熔融沉积成型技术的特点（二）FDM技术的缺点：成型件表面粗糙：成型件表面有较明显的一层层条纹，需配合后续抛光处理，目前不适合高精度的应用。成型速度较慢：FDM技术需设计、制作支撑结构，并且需对整个轮廓截面进行扫描和铺覆，因此成型时间较长。只适合制作中、小型模型制件。030201（一）FDM成型的使用材料成型材料支撑材料

一般为热塑性材料，如ABS、PLA、石蜡、尼龙PC等。

剥离性支撑（需要从零件表面手动剥离的支撑）、水溶性支撑（可以溶解于碱性水溶液）熔融沉积使用材料包括成型材料和支撑材料。材料

使用材料及设备是熔融沉积成型技术发展的核心与关键部分，它与原型制件的成型速度、精度、物理化学性能及原型制件的应用均息息相关。熔融沉积成型技术的特点03熔融沉积成型的使用材料及设备国家级创新创业教育教学资源库熔融沉积成型的使用材料及设备1.FDM成型材料FDM工艺对成型材料的要求是粘度低、熔融温度低、粘结性好、收缩率低、机械性能好。1粘度材料的粘度低，流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出2熔融温度3粘结性粘结性过低，成型过程中容易因热应力造成断层、错位现象4收缩率材料收缩率比较敏感，会影响材料的成型精度5机械性能丝状进料方式要求单丝具有较好的抗弯、抗拉和抗压强度，较好的柔韧性在较低温度下挤出材料，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命材料抗拉强度/MPa抗弯强度/Mpa冲击韧度/(J/m2)延伸率（%）玻璃化温度/℃使用范围ABSplus3652964108多彩概念模型ABSi376296.44.4116汽车尾灯等透明模型PC1068104535161功能原型、工具以及最终用途零件，如汽车零件等PC-ABS30412352125高强度部件，玩具及电子产业PC-ISO5790864161食品包装、医疗器械PPSF5511058.73230汽车发动机罩原型、可灭菌医疗器械、内部高要求应用工具ULTEM908571.6115.11066186航空航天、汽车等应用产品，如飞机内部组件和管道系统Stratasys公司FDM成型系统常用成型材料

品种多综合性能好熔融沉积成型的使用材料及设备剥离性能承受一定高温2.FDM支撑材料影响因素：支撑材料与成型材料会在支撑面上接触；FDM成型挤出的丝料较细，通常为0.2~0.4mm，在空气中能快速地冷却。要求：支撑材料能承受100℃以下的温度。

剥离性支撑材料：要保证材料能在一定的受力下易于剥离，不会损坏原型制件的表面精度。

水溶性支撑材料：除了具有成型材料的一般性能外，还要具有水溶性或酸溶性。熔融沉积成型的使用材料及设备（二）FDM快速成型设备Stratasys公司不同使用环境的FDM打印机（a）概念型uPrintSE；(b)设计型Dimension1200es；(c)工业型Fortus900mcFDM技术是以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。随着FDM技术的更新换代，Stratasys公司先后推出了Mojo系列、Uprint系列、Dimension系列、Fortus系列、Makerbot系列等多个系列多款FDM打印机。熔融沉积成型的使用材料及设备04熔融沉积成型技术的特点国家级创新创业教育教学资源库熔融沉积成型的应用

采用FDM技术还可进行玩具的开发、个性化玩具的定制。通过对CAD文件做一些必