3D打印与数字化设计 课件 5.1 FDM增材制造

FDM熔融沉积成型

增材制造申军伟内容回顾1.3D打印过程主要包含哪些步骤？2.3D打印的基本原理？3.SLA与SLS是如何实现层与层粘结的？课前讨论交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印本节学习内容交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM成型技术原理和打印步骤FDM成型技术工艺参数

了解FDM成型技术优缺点

了解FDM成型技术应用FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课1FDM技术发展历史1988年，Stratasys的创始人ScottCrump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。美国Stratasys公司自1992年开发出第一台FDM3D打印机3DModeler，FDMQuantum机型的最大造型体积达到600mm×500mm×600mm。国内的清华大学也较早地进行了FDM工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备MEM250等。FDM3D打印FDM打印的一个形象的比喻——做蛋糕！2工艺原理熔融沉积快速成型（FusedDepositionModeling，简称FDM）是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速成型工艺。该技术也是当前全世界应用最为广泛的一种3D打印技术，同时也是最早开源的3D打印技术之一。交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印原理阐述熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头可沿着XY轴方向移动，而工作台则沿Z轴方向移动。如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。2工艺原理交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印成型过程2工艺原理FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课组成机构：1、运动机构X/Y轴运动:同步带Z轴运动:滚珠丝杠2、送丝机构3、加热机构4、挤出机构2工艺原理交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印3工艺参数阶梯效应原理12345612345786910111213层厚大，打印时间短，阶梯效应明显，表面质量差。交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印填充间距填充密度越大，填充间距越小，零件强度越大，材料消耗量也越大。3工艺参数交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印支撑角度支撑角度的大小决定支撑生成的情况，切片软件默认支撑生成角度以45度为界限，右图倾斜角度超过60度时，软件自动添加支撑结构。3工艺参数交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印支撑角度字母Y中的两个突出部分相对于垂直方向具有小于45度的角度。字母T中的悬垂与垂直方向成90度角。所以必需使用3D打印支撑构造打印字母T，如右图所示。3工艺参数交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印支撑角度3工艺参数材料挂流现象如果T字形结构没有设置支撑结构，在重力作用影响下，物体有下落的趋势，底部缺乏支撑的部分，会因重力作用而下垂，打印无法成型。交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印打印方向3工艺参数打印方向对耗材使用的影响。交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM3D打印新型FDM设备采用了双喷头，一个喷头用于沉积材料，一个喷头用于沉积支撑材料。一般来说，模型材料精细而且成本较高，沉积效率也较低，而支撑材料粗且成本较低，沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程中具有较高的沉积效率和降低模型制作成本外，还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料，以便后处理过程中支撑材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。3工艺参数FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课4打印过程FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课4打印过程喷头工作台硬件操作最重要的就是初始化和调平，初始化的目的是设备状态复位，作好打印准备；调平操作调整的是喷头和工作台之间的相对距离！FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课5后处理打磨：砂纸打磨，砂带磨光机表面喷砂：高速喷射介质小珠达到抛光效果化学处理：ABS用丙酮蒸汽，PLA用专用的抛光油上色与其他3D打印技术相比，FDM制品尺寸精度和分辨率较低，可能具有可见的层线，通常需要后处理以获得光滑的表面光洁度。另外，层粘合机制使FDM制件力学性能为各向异性。这意味着它们在一个方向上会强度较差，通常不适合关键应用。FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课ABS塑料具有优良的综合性能，其强度、柔韧性、机械加工性优异，并具有更高的耐温性，是工程机械零部件的优先塑料，环保型没有PLA好。ABS工程塑料PLA塑料是当前桌面式3D打印机使用最广泛的一种材料，PLA塑料是生物可降解材料，使用可再生的植物资源所提出的淀粉原料制成，较为环保。PLA工程塑料6工艺耗材FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课6工艺耗材1、工程塑料PLA&ABS；2、Glow-in-the-Dark夜光材料；3、TPU，热塑性聚氨酯弹性体，ThermoplasticUrethane;4、PVA，聚乙烯醇，PolyvinylAlcohol;5、PEEK，聚醚醚酮，Polyetheretherketone;6、PPS，聚苯硫醚，PolyphenyleneSulphide；7、CarbonFiber碳纤维材料；FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课成形材料广泛。成形速度快。可以成形任意复杂程度的零件。原材料利用率高，无环境污染。操作简单，入门容易。7熔融沉积快速成型优点FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课1.成型件的表面有较明显的条纹；2.沿成型轴垂直方向的强度比较弱；3.需要设计与制作支撑结构；4.需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长；7熔融沉积快速成型缺点FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课1.分层厚度0.1-0.35mm；2.支撑类型；3.支撑角度；4.填充间距；5.填充密度；6.加热温度。8FDM切片参数喷嘴直径：0.4mm耗材直径：1.75mmFDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM工艺应用工业上的产品模型验证FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展引入新课FDM工艺应用汽车行业的模型验证。FDM3D打印交流研讨明确任务知识详解总结拓展