3D打印技术及应用-课件 2.2 典型3D打印技术-熔融沉积成型(FDM)技术

3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技术及应用典型3D打印技术熔融沉积成型(FDM)技术前期课程回顾1892年1.增材制造的元年是哪一年？提问：1988年2.FDM技术的元年是哪一年？FDM技术02熔融沉积成型(FDM)技术的工艺过程01熔融沉积成型(FDM)技术的工艺原理及特点03熔融沉积成型(FDM)技术的适用材料04熔融沉积成型(FDM)技术的应用及发展熔融沉积成型(FDM)技术概述01OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉积成型(FDM)技术的技术概述OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉积成型

熔融沉积成型，也称作熔丝沉积成型（FusedDepositionModeling，简称FDM），是由ScottCrump在1980年代中期发明的技术。这种技术的专利权由美国的Stratasys公司在全球多个发达国家成功注册。在3D打印技术领域内，FDM以其结构简洁、设计易于执行、以及相对较低的制造、维护和材料费用而闻名，使其成为目前市场上使用最普遍的3D打印技术之一。熔融沉积成型(FDM)技术的工艺原理及特点02Processprincipleandcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉积成型(FDM)技术的工艺原理Processprincipleoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉积成型技术主要依靠将热塑性丝材加热至熔融状态，然后通过装配有微型喷嘴的打印头进行挤压和喷射。加热后的材料从打印头的喷嘴流出，并直接沉积于制作平台或者此前已凝固的层面上。当材料温度降至固化点以下时，材料便开始硬化。熔融沉积成型技术的工艺原理图如下图所示。此技术通过逐层堆叠材料，逐渐构筑出最终产品的形态。FDM的切片软件将从CATIA、UG、Solidworks等三维设计软件得到的3D模型自动进行分层，为每一层生成必要的成型路径和支撑结构路径。3DPrintingTechnologyAndApplication环境友好01能够构建复杂形状02材料易于保存03成本较低04材料选择多样05后处理简便06FDM技术是基于层层堆积成型的工艺过程，它具有以下优点：熔融沉积成型(FDM)技术的工艺特点Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology成型精度和速度较低01控制系统智能化程度低02材料具有限制性03FDM技术是基于层层堆积成型的工艺过程，它具有以下缺点：熔融沉积成型(FDM)技术的工艺特点Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉积成型(FDM)技术的工艺过程03Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology开始三维CAD模型构建近似处理与网格划分模型数据切片打印加工成型后处理结束FDM工艺流程图熔融沉积造型技术(FDM)整个加工流程，从构模到最终成型过程如下图所示。整个流程确保了从数字模型到实体部件的转化，同时影响了成品的质量和生产效率。（1）三维CAD模型构建（2）近似处理与网格剖分（3）模型数据切片（4）打印加工成型（5）后处理步骤熔融沉积成型(FDM)技术的工艺过程Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉积成型(FDM)技术适用材料04Suitablematerialsforfuseddepositionmolding(FDM)technology

熔融沉积成型（FDM）技术材料的熔点低、黏度低、粘合性优良以及收缩率小的特性至关重要。低熔点便于材料加热，低黏度和良好的流动性减少了喷头的阻力，有助于材料的顺畅挤出。材料的低收缩率有助于提升最终成型品的质量，避免在冷却过程中产生翘曲或变形。

适用于FDM技术的材料包括低熔点的石蜡、塑料和尼龙丝，以及金属和陶瓷等。市面上常见的线材有ABS、PLA、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等，其中ABS和PLA最为普遍。熔融沉积成型(FDM)技术的适用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表1

ABS和PLA材料的性能特点和区别类别性能打印物件区别ABS材料颜色有很多种，打印的模型色彩鲜亮，光泽度也比较好。玩具、工艺品、生活用品、小饰品等模型。熔点温度比PLA更高，通常为210~250℃。在打印ABS过程中，还必须对平台进行加热，ABS在打印过程中有毒物质的释放量远高于PLA。PLA可降解更环保，力学性能及物理性能良好，拥有良好的光泽度和透明度。杯子、盘子等生活用品。与ABS相比，PLA价格稍贵。熔融沉积成型(FDM)技术的适用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表2FDM技术对支撑材料的要求性能具体要求原因耐温性耐高温由于支撑材料要与成型材料在支撑面上接触，所以支撑材料必须能够承受成型材料的高温，在此温度下不产生分解与熔化。亲和性与成型材料不浸润支撑材料是加工中采取的辅助手段，在加工完毕后必须除掉，所以支撑材料与成型材料的亲和性不应太好。溶解性具有水溶性或者酸溶性对于具有很复杂的内腔、孔隙等原型，为了便于后处理，可通过支撑材料在某种液体里溶解而去除支撑。由于现在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，该材料一般可以溶解在有机溶剂中，所以不能使用有机溶剂。目前，已开发出水溶性支撑材料。熔融温度低具有较低的熔融温度，可以使材料在较低的温度挤出，提高喷头的使用寿命。流动性高由于支撑材料的成型精度要求不高，为了提高机器的扫描速度，要求支撑材料具有很好的流动性，相对而言，对于黏性的要求可以差一些。熔融沉积成型(FDM)技术的适用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉积成型(FDM)技术应用及发展05Applicationanddevelopmentoffuseddepositionmolding(FDM)technology熔融沉积成型(FDM)技术的应用及发展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology1.熔融沉积技术的应用

融沉积技术（FDM）广泛应用于众多行业，包括建筑、汽车、教育与科研、医疗、航空以及消费品制造等。FDM的两大主要应用领域包括：FDM的两大主要应用领域包括：（1）设计验证设计验证是FDM技术的重要应用之一，广泛应用于基于CAD/CAM技术的数控加工。FDM的两大主要应用领域包括：（2）模具制造FDM技术在单件或小批量铸造产品制造中显示出其经济性，特别是在失蜡铸造和直接模壳铸造等领域中。1.熔融沉积技术的应用

融沉积技术（FDM）广泛应用于众多行业，包括建筑、汽车、教育与科研、医疗、航空以及消费品制造等。FDM的两大主要应用领域包括：熔融沉积成型(FDM)技术的应用及发展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology2.熔融沉积技术的发展虽然FDM技术在多个方向上已取得显著成果，但仍面临一些挑战和发展瓶颈：（1）材料不稳定的挑战（2）成型精度与速度的平衡（3）软件功能受限（4）成本高熔融沉积成型(FDM)技术的应用及发展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology（1）创新材料的开发（2）强化成型软件与系统（3）金属与模具的直接成型（4）大型与微型模具的制造研究（5）逆向工程技术（6）低温成型与生物工程（7）梯度功能材料与纳米晶体的研究（8）信息制造与生物成型（9）远程制造技术未来发展趋势经过近20年的发展，FDM目前正朝着实用化、工业化、产业化方向迈进。熔融沉积成型(FDM)技术的应用及发展ApplicationandDevelopmento