FDM熔融成型制造

1、硬件系统硬件系统 硬件系统由机械系统和控制系统组成硬件系统由机械系统和控制系统组成机械系统机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、等单元组成，多采用模块化设计，各个单元等单元组成，多采用模块化设计，各个单元相互独立。相互独立。 运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且运动单元的精度决定了整机的运动精度。且运动单元的精度决定了整机的运动精度。 加热喷头在计算机的控制下，根据产品零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，作件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动和高度平面运动和高度Z方向的运动。方向的运动。 成形室用来把

2、丝状材料加热到熔融态，材成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料室用来储存料室用来储存FDM用的材料。用的材料。由控制柜与电源柜组成，用来控制喷头的运由控制柜与电源柜组成，用来控制喷头的运动以及成形室的温度。动以及成形室的温度。软件系统 软件系统由几何建模和信息处理组成软件系统由几何建模和信息处理组成如果根据如果根据STLSTL文件判断出成形过程需要支文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对成支撑，然后对STLSTL格式文件分层切片，格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形

3、系统完成模型的成形。成形系统完成模型的成形。几何建模几何建模信息处理信息处理几何建模单元是设计人员借几何建模单元是设计人员借助三维软件，如助三维软件，如Pro/EPro/E，UGUG等，来完成实体模型的构造，等，来完成实体模型的构造，并以并以STLSTL格式输出模型的几格式输出模型的几何信息。何信息。信息处理单元主要完成信息处理单元主要完成STLSTL文件处理、截面层文件生成、文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制对成形系统的控制供料系统由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送入成形喷头入成形喷头熔融沉积快速成型制造设

4、备 研究熔融沉积制造（FDM）设备工艺的单位主要有美国的Stratasys公司、MedModeler公司以及国内的清华大学等。 Stratasys公司的SLS技术在国际市场上所占比例最大。Scott Crump在1988年提出了熔融沉积（FDM）的思想，并于1991年开发了第一台商业机型Stratasys公司于1993年开发出第一FDM1650（台面为250mm250mm250mm）机型Stratasys公司的FDM-1650机型Stratasys公司的FDM-Quantum机型 Stratasys公司又先后推出了FDM、FDM和FDM机型，其中FDM的台面达mmmmmm。引人注目的是年Str

5、atasys公司推出的FDM-Quantum机型，最大成型体积为mmmmmm，如图所示。由于采用了挤出头磁浮定位系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，因此其成型速度为过去的倍。Stratasys公司的FDM- Genisys Xs机型Stratasys公司年与MedModeler公司合作开发了专用于一些医院和医学研究单位的MedModeler机型，使用ABS材料，并于年推出可使用聚脂热塑性塑料的Genisys型改进机型Genisys Xs，其成体积达mmmmmmStratsys公司FDM成型机简介RP系列Dimension系列RP系列系列 FDM快速成型机快速成型机RP系列FDM快速成型机是非

6、常高性价比的快速成型机,所成型的材料是ABS,适用于各类工件的外观测试和装配测试。设备价格非常低廉,材料成本非常便宜,很适合对价格关注的用户.同时设备有配套的教学软件和模拟软件，特别适合高校使用。优点：塑料材料、材料 强度好；设备价格非常低廉,材料成本非常便宜,很适合对价格关注的用户，适用于企业用户及高校教学机构。设备参数 型 号 RP460成型件最大尺寸/mm 400400450成型件精度/mm 0.2驱动系统 X与Y轴：伺服电机通过精密滚珠丝杠驱动，精密直线导轨导向Z轴：步进电机通过精密滚珠丝杠驱动，精密直线导轨导向R轴：步进电机直接驱动温控系统 实时测温控制控制软件 RP控制软件外部计算

7、机要求 普通PC机文件输入格式 STL格式成型材料 直径4mm的塑料丝电 源 220V 50Hz,最大电流 6 A环境要求 办公室环境 特点：塑料材料、材料抗冲击性好；缺点是运行成本非常高、中大型加工尺寸设备价格高、做精细工件能力弱；适用于企业用户及科研要求的高校研究机构，不适合高校教学机构。Dimension SST 1200ES FDM快快速成型机速成型机全新的SST es系列于年月在美国发布，该机型由原先的BST 升级而成，BST es系列采用了Dimension系列产品中最高端的Elite所使用的ABS Plus为耗材，喷头、程控和电子系统较原来有了重大改进。所制作出的模型强度更高，已

8、经基本可以达到注塑模型件的水平。设备参数 系统尺寸： x x mm 电源支持： -V, Hz, A min (建议使用A)-V, /Hz, A min (建议使用A) 环境温度：- 空气湿度：-% 网络接口：/M自适应网络 RJ接口 随机配件： Dimension SST es专用工具包ABS Plus专用模型料BST专用支撑料CatalystEX模型分析计算软件打印设备3D 打印巨头Stratasys 于2008年在纳斯达克上市Mojo 个人3D 打印机MojoMojo是美国Stratasys 公司最新推出的产品，发布于2012年5月8日，全球统一发布。仍然是ABS 材料，水溶性支撑，只是成

9、型尺寸更小，价格更低，更适合个人或家庭及工作室使用。配合WaveWash 55后处理系统，完美的办公室环境搭配。成型尺寸为12.7 x 12.7 x 12.7cm，层厚0.17mm。+uPrint SE三维打印机以Stratasys 专利技术FDM（熔融沉积成型）为动力，成千上万的设计工程师用它来测试他们的设计。它非常先进和强大，稳定的建模平台与CAD 软件有着天衣无缝的合作这就是其它三维打印机无法与之相提并论的原因。更厉害的是：您是选择出示平面图呢，还是一个人人可拿在手里欣赏的三维实物模型呢？经过每一次设计的迭代，uPrint SE 将您的创意变成坚固的功能模型进行协作和测试。Dimensi

10、on 3D 打印机Dimension 是Stratasys, Inc. 的一个事业部，是一家领先的D 打印、快速建模和直接数字制造系统生产商，其产品供应汽车、航空、工业、娱乐、电子、医疗等Dimension 系统使设计工程师能够利用无需后化学处理、特殊通风或设施修改的办公室内RP 系统，通过他们的工作站或网络将高性能工程材料制成结构高度复杂的模型。Fortus 工业级3D 打印机Fortus 3D 产品系统可使用高性能的热塑性塑料制作最精确和最不易变形的快速原型件及真正的产品级零件。同时提供最大的成型尺寸和最快的成型速度。由于使用了最可靠的技术，最大的成型空间及比任何加材料系统都快的速度，Fo

11、rtus 提供超乎想象的功能和能力。即便使用相同的材料，Fortus 3D 产品级系统制作出的零件强度比使用STRATASYS 的3D 立体打印机制作出的零件的强度要高30-300%。Fortus 的高级技术使制作出产品的机械性能更精确、稳定和耐用。国内FDM设备国内清华大学研制的融入挤压沉积成型（Melted Extrusion Modeling,MEM）也有其独特的特点，MEM机型重于特殊的喷嘴和设备的开发，成卷轴状的丝质原材料是通过加热喷头挤出，原型在一个垂直上下游动的底座上逐层制造。MEM机型采用先进的喷嘴设计（包括丝质材料加热、挤出、输入和控制），起停补偿和超前控制，保证了熔化材料的

12、堆积精度；采用了先进的、独特的悬挂式装置，因而机床具有良好的吸振性能，扫描精度也大大提高，性能可靠，稳定性好；由于未采用激光，运行费用在所有的RP设备中是较低的；该设备无噪音，对环境无污染熔融沉积快速成型技术的应用FDM快速成型技术已被广泛应用于汽车、机械、航空航天、家电、通讯、电子、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程，如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计以及少量产品制造等，也应用于政府、大学及研究所等机构。用传统方法须几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型，用FDM成型法无需任何刀具和模具，瞬间便可完成。FDM在在Mizunos公司的应用公司的应用Mizuno是世界上最大的综合性体育用品制造公司。1997年1月，Mizuno美国公司开发一套新的高尔夫球杆，通常需要13个月的时间。FDM的应用大大缩短了这个过程，设计出的新高尔夫球头用FDM制作后，可以迅速地得到反馈意见并进行修改，大大加快了造型阶段的设计验证，一旦设计定型，FDM最后制造出的ABS原型就可以作为加工基准在CNC机床上进行钢制母模的加工。新的高尔夫球杆整个开发周期在7个月内就全部完成，缩短了40%的时间。目前，FDM快速原型技术已成为Mizu