FDM技术深度解析：探索快速成型工艺奥秘

3d打印的成型方法

1. 熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）

目前，FDM可能是应用最为广泛的一种3D打印技术。许多消费级3D打印机都采用这种技术，因为它相对容易实现。在FDM过程中，加热头将热熔性材料（如ABS、PA、POM）加热至临界状态，使其呈半流体状态。随后，加热头在软件控制下沿CAD确定的二维几何轨迹运动，同时挤压出半流动状态的材料，材料瞬时凝固，形成具有轮廓形状的薄层。这个过程与二维打印机的打印过程类似，不同之处在于3D打印机能够沿垂直方向移动打印头或底座，逐层快速堆积材料，并确保每一层都按照CAD模型确定的轨迹打印出形状，最终制作出设计好的三维物体。

2. 光固化立体成型（Stereolithography, SLA）

据维基百科记载，SLA是1984年第一台快速成形设备采用的工艺，也是目前快速成型设备中研究和应用最为深入和广泛的工艺之一。通常，这种工艺被简称为“光固化”。其基础是利用在紫外光照射下能产生聚合反应的光敏树脂。与其它3D打印工艺一样，SLA光固化设备在开始“打印”物体前，也会将物体的三维数字模型切片。然后，在电脑控制下，紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面。而未被扫描到的树脂保持原来的液态。一层固化完成后，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，进行下一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直至整个零件原型制造完毕。SLA工艺的特点是能呈现较高的精度和较好的表面质量，并能制造形状特别复杂（如空心零件）和特别精细（如工艺品、首饰等）的零件。

3. 选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）

数字模型分层切割与逐层制造是3D打印工艺的基础，这一过程在SLS工艺中同样存在，而且与SLA光固化工艺一样，SLS也需要借助激光将物质固化为整体。不同的是，SLS工艺使用的是红外激光束，材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。先将一层很薄（亚毫米级）的原料粉末铺在工作台上，接着在电脑控制下的激光束通过扫描器以一定的速度和能量密度，按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。一层扫描完毕后，对下一层进行扫描。先根据物体截层厚度升降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平，然后再开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，再经过打磨、烘干等适当的后处理，即可获得零件。

4. 三维印刷工艺（3D Printing, 3DP）

3DP，也被称为粘合喷射、喷墨粉末打印。这种3D打印技术的工作方式和传统的二维喷墨打印最为接近。与SLS工艺相同，3DP技术也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件，但是它不是通过激光熔融的方式粘结，而是通过喷头喷出的粘结剂来完成粘结工作。喷头在电脑控制下，按照模型截面的二维数据运行，选择性地在相应位置喷射粘结剂，最终构成层。每一层粘结完毕后，成型缸垂直下降一个等于层厚度的距离

FDM快速成型机发展过程

快速成型技术(Rapid Prototyping) 是20 世纪80 年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。它结合了CAD、CAM、CNC、材料学和激光等技术，成为一种综合性造型技术。经过十多年的发展，快速成型技术已经形成了几种比较成熟的工艺，包括光固化立体造型、分层物体制造、选择性激光烧结和熔融沉积造型等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理相似，但各自具有独特的特点。本文将重点介绍熔融沉积造型（FDM）工艺的原理及其过程。

熔融沉积造型（FDM）是一种快速成型技术，它通过将热熔材料以丝状或液态形式送入打印头中，通过加热使其熔化，然后在打印床上逐层沉积，形成最终的三维模型。FDM 工艺的基本过程主要包括以下步骤：准备模型、设置参数、加热材料、构建模型和后处理。在准备模型阶段，设计师需要使用3D建模软件创建三维模型，并将其转换为适合FDM打印的格式。设置参数阶段，用户需要根据材料特性、模型复杂度和打印精度等因素，调整打印速度、层高、冷却时间等参数。加热材料阶段，打印头会将热熔材料加热至其熔点，使其能够顺畅地通过喷嘴。构建模型阶段，打印头在打印床上逐层沉积热熔材料，形成模型的各个部分。后处理阶段，打印完成的模型可能需要进行一些后续处理，例如去除支撑结构、打磨表面、上色等，以提高模型的美观性和功能性。

FDM 工艺具有许多优点。首先，FDM 打印机价格相对较低，易于操作和维护，适合个人和小型企业使用。其次，FDM 工艺可以使用多种材料，包括PLA、ABS、PETG 等，满足不同的设计需求。第三，FDM 工艺的打印速度相对较快，能够满足快速原型制作的需求。最后，FDM 打印机体积相对较小，占地面积少，方便放置和移动。然而，FDM 工艺也存在一些限制。例如，打印精度相对较低，表面粗糙度和细节表现力有限。此外，材料的热膨胀系数、收缩率和熔点等因素，都可能影响打印模型的尺寸精度和强度。因此，在使用FDM 工艺进行快速成型时，设计师和工程师需要根据材料特性、模型复杂度和打印精度等因素，合理选择材料、调整参数，以确保打印模型的质量。

总之，熔融沉积造型（FDM）作为一种快速成型技术，具有成本低、操作简单、材料多样、打印速度快等优点，适用于个人和小型企业使用。然而，FDM 工艺也存在一些限制，例如打印精度较低、材料选择范围有限等。因此，在使用FDM 工艺进行快速成型时，需要综合考虑各种因素，合理选择材料和参数，以确保打印模型的质量。随着技术的不断进步和材料的不断创新，熔融沉积造型（FDM）工艺有望在更多领域得到应用，为设计师和工程师提供更高效的快速成型解决方案。

FDMFDM快速成型技术

FDM，即熔融挤出成型，是一种高性能的快速成型工艺。它主要使用热塑性材料如蜡、ABS、PC和尼龙，以丝状供料形式工作。在FDM过程中，喷头将材料加热至熔化状态，沿着零件截面轮廓和填充路径挤出，逐层堆积形成零件。每一层都依赖于上一层的定位和支撑，对于复杂形状，可能需要额外的支撑结构来确保成形过程的顺利进行。

该工艺的最大优点在于其简单易用和成本效益。无需激光，维护成本低，且用蜡制成的原型可直接用于失蜡铸造。ABS材料的原型因其高强度在产品设计和测试中广泛应用。随着新型高强度材料如PC、PC/ABS和PPSF的发展，FDM技术甚至有能力直接制造功能性零件。目前，全球FDM系统在快速成型系统中的市场份额约为30%。

FDM工艺尤其适合于三维打印机，因为它的特点包括：价格亲民，塑料丝材便于更换，清理支撑简单且迅速。相比其他工艺，如SL、SLS和3DP，FDM成型速度虽然相对较慢，但在小规模生产和对强度要求不高的情况下，它的优势更为明显。通过软件优化和技术进步，FDM的成型速度有望进一步提高。

此外，FDM工艺在塑料零件制造方面表现出色，ABS原型的强度已经接近注塑零件的三分之一。随着新型材料的发展，如PC和PC/ABS，FDM制造的塑料零件在特定情况下可以直接使用，如临时替换或维修。尽管金属零件成型的材料性能更优，但在塑料零件领域，FDM作为快速制造方式的角色不可忽视。随着技术的持续进步，我们期待FDM原型在更多场合得到直接应用。

扩展资料

FDM:频分多路复用。

快速成型技术有哪些(快速成型技术与传统工艺相比有哪些特点)

快速成型技术概览：特点与材料要求

快速成型技术，一种基于数字模型数据，通过材料叠加的方式直接由计算机驱动进行工件制造的技术，近年来在工业制造领域掀起了一场革新。那么，快速成型技术包括哪些？与传统工艺相比，又有哪些独特之处？

一、快速成型技术的主要类型

目前全球范围内通用的快速成型技术主要有五种：立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、层压成型(LOM)、三维打印(3DP)，以及铸模制造(FDM)。

1. 立体光刻(SLA)：通过单点激光源照射光固化树脂材料，逐层固化最终形成物体。特点为制作精度高，表面质量好。

2. 选择性激光烧结(SLS)：通过激光束逐层烧结金属或非金属粉末，制作出复杂结构的零件。强度高，适用于性能仿真和功能验证。

3. 层压成型(LOM)：将薄膜材料进行层叠并切割，最终制成实体模型。优点为生产速度快，成本较低，适用于大尺寸制作。

4. 三维打印(3DP)：通过打印头喷出的材料逐层喷涂和固化，形成实体模型。因其材料广泛、价格便宜，已广泛应用于家用市场。

5. 铸模制造(FDM)：通过熔融塑料逐层铸造成型，因材料成本低、生产速度快，广受中小企业和终端消费者欢迎。

二、快速成型技术与传统工艺的特点对比

与传统的产品加工工艺相比，快速成型技术可以适应各种材料的制造与加工需求，尤其擅长处理性能优异的材料和复杂零件结构。其特点主要体现于：

1. 适应性广：能快速应对各种材料、成型方法和零件结构形式。

2. 精准度高：能确保所生产的产品与预期相符。

3. 高效快速：大幅缩短产品开发和生产周期。

三、快速成型技术对材料的要求

快速成型技术对材料的要求严格，主要涉及以下几个方面：

1. 化学成分：要求材料具有特定的化学成分以保证其物理性质。

2. 物理性质：如熔点、热膨胀系数、热导率、粘度及流动性等需符合特定标准。

3. 使用状态：材料需以粉末、线材或箔材等形式存在以适应不同的成型需求。

4. 材料的致密度和气孔率、显微组织的性能、精度和表面粗糙程度以及收缩性等都是对材料的重要要求。

综上所述，快速成型技术以其高效、精准的特点在现代制造业中占据重要地位。随着技术的不断进步，我们有理由相信，快速成型技术将在未来发挥更大的作用，为我们的生活带来更多便利。

fdm的工作原理

熔融沉积成型（FDM）技术是一种3D打印技术，通过将丝状热熔性材料加热融化，再通过带有微细喷嘴的喷头挤出并沉积在制作面板或前一层已固化的材料上。当温度低于固化温度时，材料开始固化，并通过层层堆积形成最终成品。

FDM技术有多种堆叠薄层的形式，其中常用的3D打印机采用的是熔融沉积快速成型。该技术在1988年由科特克鲁姆普发明，并于次年成立了Stratasys打印公司。1992年，该公司推出了基于FDM技术的第一台3D打印产品。FDM技术不依赖激光作为成型能源，而是将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加热熔化后堆积成型。

FDM技术在多个领域有着广泛的应用，如产品原型制作、模具制造、建筑设计、艺术创作等。由于其成本较低、操作简单、材料种类丰富等特点，FDM技术成为了3D打印领域中最常用的技术之一。同时，随着技术的不断发展，FDM技术在打印精度和速度方面也在不断提高，为更多应用场景提供了可能性。

总之，FDM技术作为一种成熟的3D打印技术，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。未来，随着技术的不断进步和创新，FDM技术有望在更多领域发挥重要作用，为制造业和创意产业带来更多机遇和挑战。

几种常见快速成型工艺优缺点比较

FDM（丝状材料选择性熔覆）

FDM快速原型工艺是一种无需激光、而是利用加热喷头熔化丝状材料进行选区熔覆的成型技术。该技术在计算机控制下，使用X-Y平面运动的热喷头，将加热至熔点的丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）挤出并快速冷却，逐层叠加形成三维零件。

优点：

1. 适合于办公环境，操作简便，无化学污染。

2. 工艺过程清洁，不产生垃圾。

3. 能快速制造管状或中空零件。

4. 原材料为卷轴丝，便于搬运和更换。

5. 材料成本低，大部分零件价格低于20美元。

6. 可使用多种材料，包括ABS、医疗级ABS、蜡和人造橡胶等。

缺点：

1. 精度较低，不适用于复杂结构零件制造。

2. 垂直方向强度不足。

3. 成型速度较慢，不适合大型零件制造。

SLA（敏树脂选择性固化）

SLA（立体雕刻）是一种利用紫外激光固化光敏树脂的选择性固化技术，是快速原型技术中最早、最成熟且应用最广的方法。

在SLA过程中，液态光敏树脂在紫外激光照射下固化，工作台根据计算机指令逐层扫描并固化树脂，形成所需截面。每一层固化后，工作台下降至下一层高度继续扫描，直至整个零件成型。完成后，工作台将工件升出液面，进行清洗和表面处理。

优点：

1. 系统稳定，自动运行，无需持续监控。

2. 尺寸精度高，尺寸误差不超过0.1mm。

3. 表面质量好，顶部表面光滑，但侧面可能存在不平整。

4. 分辨率高，适合制造复杂结构零件。

缺点：

1. 树脂易受空气湿度影响，导致部分变形。

2. 激光管寿命短，成本高。

3. 材料选择有限，仅限于光敏树脂，且对环境有污染。

4. 需要设计支撑结构，确保成型过程中零件的稳定。