熔融沉积成型工艺(Fused Deposition Modeling,FDM)是继LOM工艺和SLA工艺之后发展起来的一种3D打印技术。该技术由Scott Crump于1988年发明,随后Scott Crump创立了Stratasys公司。1992年,Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者(3D Modeler)”,这也标志着FDM技术步入商用阶段。

国内的清华大学、北京大学、北京殷华公司、中科院广州电子技术有限公司都是较早引进FDM技术并进行研究的科研单位。FDM工艺无需激光系统的支持,所用的成型材料也相对低廉,总体性价比高,这也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。

熔融沉积有时候又被称为熔丝沉积,它将丝状的热熔性材料进行加热融化,通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿X轴的方向进行移动,工作台则沿Y轴和Z轴方向移动(当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样),熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度,然后重复以上的步骤直到工件完全成型。下面我们一起来看看FDM的详细技术原理:

1594778463-07d9b7da332b8f6.jpg-插件-3D打印工艺介绍之熔融沉积成型工艺(FDM)

FDM熔融沉积成型工艺

热熔性丝材(通常为ABS或PLA材料)先被缠绕在供料辊上,由步进电机驱动辊子旋转,丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。在供料辊和喷头之间有一导向套,导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。
喷头的上方有电阻丝式加热器,在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态,然后通过挤出机把材料挤压到工作台上,材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。
采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持,为了节省材料成本和提高成型的效率,新型的FDM设备会采用了双喷头的设计,一个喷头负责挤出成型材料,另外一个喷头负责挤出支撑材料。

材料:

一般来说,用于成型的材料丝相对更精细一些,而且价格较高,沉积效率也较低。用于制作支撑材料的丝材会相对较粗一些,而且成本较低,但沉积效率会更高些。支撑材料一般会选用水溶性材料或比成型材料熔点低的材料,这样在后期处理时通过物理或化学的方式就能很方便地把支撑结构去除干净。

优点:
(1)   成本低。熔融沉积造型技术用液化器代替了激光器,设备费用低;另外原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质的污染,使得成型成本大大降低。
(2)   采用水溶性支撑材料,使得去除支架结构简单易行,可快速构建复杂的内腔、中空零件以及一次成型的装配结构件。
(3)   原材料以材料卷得的形式提供,易于搬运和快速更换。
(4)   可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPS以及医用ABS等。
(5)   原材料在成型过程中无化学变化,制件的翘曲变形小。
(6)   用蜡成型的原型零件,可以直接用于熔模铸造。

缺点:
(1)   原型的表面有较明显的条纹。
(2)   沿着成型轴垂直方向的强度比较强。
(3)   需要设计和制作支撑结构。
(4)   需要对整个截面进行扫描涂覆,成型时间较长。
(5)   原材料价格昂贵。

文章来源:互联网采集

发表评论

后才能评论