熔融沉积快速成型工艺教材
AJS系统主要由控制、加热与冷却、挤压、喷头机构、可升降工作台及 支架机构6部分组成。其中控制用计算机配置有CAD模型切片软件和加支撑软 件，对三维模型进行切片和诊断，并在零件的高度方向，模拟显示出每隔一 定时间的一系列横截面的轮廓，加支撑软件对零件进行自动加支撑处理。数 据处理完毕后，混合均匀的材料按一定比例人工送入加热室。加热室由电阻 丝加热，经热电阻测温并由温度控制器使其温度恒定，使材料处于良好的熔 融挤压状态，后经压力传感器测压后进行挤压，制造原型零件。控制系统能 使整个AJS系统实现自动控制，其中包括气路的通断、喷头的喷射速度以及 喷射量与原型零件整体制造速度的匹配等。
熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑，为了节省材料成本和 提高沉积效率，新型FDM设备采用了双喷头。
ξ2 快速成型制造工艺
一个喷头用于沉积模型材料 ，一个喷头用于沉积支撑材 料。一般来说，模型材料丝 精细而且成本较高，沉积的 效率也较低。而支撑材料丝 较粗且成本较低，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 以外，还可以灵活地选择具 有特殊性能的支撑材料，以 便于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
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
二、熔融沉积工艺的特点
优点
系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 可以使用无毒的原材料，设备系统可在办公环境中安装使用。 用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。 可以成型任意复杂程度的零件，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。 原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 原材料利用率高，且材料寿命长。 支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
无污染
熔融沉积成形所用的材料为无毒、无味的热塑性材料，并且废弃的材料还可以回 收利用，因此材料对周围环境不会造成污染。
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
（三）与传统FDM的不同之处
① FDM工艺一般采用低熔点丝状材料，如蜡丝或ABS塑料丝，如果采用高熔点 的热塑性复合材料，或对于一些不易加工成丝材的材料，如EVA材料等，就会相 当困难。该系统无需再采用专门的挤压成丝设备来制造丝材，工作时只需将热塑 性材料直接倒入喷头的腔体内，依靠加热装置将其加热到熔融挤压状态，不但避 免了必须采用丝材材料这一限制，而且节省了一道工序，提高了生产效率。
缺点
成型件的表面有较明显的条纹 。 沿成型轴垂直方向的强度比较弱。 需要设计与制作支撑结构。 需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。 原材料价格昂贵。
ξ2 快速成型制造工艺
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ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
（二）气压式熔融沉积快速成形系统的特点
成型材料广泛
一般的热塑性材料如塑料、尼龙、橡胶、蜡等，作适当改性后都可用于沉积成 形。
设备成本低、体积小
熔融沉积成形是靠材料熔融时的粘性粘结成形，不象SLA、LOM、SLS等工艺靠 激光的作用来成形，没有激光器及其电源和树脂槽，大大简化了设备，使成本降低。 熔融沉积成形设备运行、维护容易，工作可靠，是桌面化快速成形设备的最佳工艺。
熔融沉积快速成型工艺 教材
2020年4月20日星期一
ξ2 快速成型沉积又叫熔丝沉积，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X轴方向 移动，而工作台则沿Y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。熔融沉积制造工艺的具体过 程如下：
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
气压式熔融沉积快速成形系统（Air-pressure Jet Solidification， AJS）的工作原理如图所示：被加热到一定温度的低粘性材料(该材料可由不 同相组成，如粉末—粘结剂的混合物)，通过空气压缩机提供的压力由喷头 挤出，涂覆于工作平台或前一沉积层之上。喷头按当前层的层面几何形状进 行扫描堆积，实现逐层沉积凝固。工作台由计算机系统控制作X、Y、Z三维 运动，可逐层制造三维实体和直接制造空间曲面。
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的 摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊与喷头之间有一导向套，导向套采用低 摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头的内腔（最大送料速度 为10～25mm/s，推荐速度为5～18mm/s）。喷头的前端有电阻丝式加热器，在其 作用下，丝材被加热熔融（熔模铸造蜡丝的熔融温度为74℃，机加工蜡丝的熔融温 度为96℃，聚烯烃树脂丝为106℃，聚酰胺丝为155℃，ABS塑料丝为270℃），然 后通过出口（内径为0.25～1.32mm，随材料的种类和送料速度而定），涂覆至工作 台上，并在冷却后形成界面轮廓。由于受结构的限制，加热器的功率不可能太大， 因此，丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或蜡。丝材熔融沉积的层厚随喷头的运 动速度（最高速度为380mm/s）而变化，通常最大层厚为0.15～0.25mm。
三、熔融沉积工艺成形过程影响因素分析
材料性能的影响 喷头温度和成形室温度的影响 挤出速度的影响 填充速度与挤出速度交互的影响 分层厚度的影响 成形时间的影响 扫描方式的影响
ξ2 快速成型制造工艺
四、气压式熔融沉积快速成形系统
模具工程技术研究中心 METRC
（一）气压式熔融沉积快速成形系统的工作原理
熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑，为了节省材料成本和 提高沉积效率，新型FDM设备采用了双喷头。
ξ2 快速成型制造工艺
一个喷头用于沉积模型材料 ，一个喷头用于沉积支撑材 料。一般来说，模型材料丝 精细而且成本较高，沉积的 效率也较低。而支撑材料丝 较粗且成本较低，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 以外，还可以灵活地选择具 有特殊性能的支撑材料，以 便于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
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ξ2 快速成型制造工艺
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二、熔融沉积工艺的特点
优点
系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 可以使用无毒的原材料，设备系统可在办公环境中安装使用。 用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。 可以成型任意复杂程度的零件，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。 原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 原材料利用率高，且材料寿命长。 支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
无污染
熔融沉积成形所用的材料为无毒、无味的热塑性材料，并且废弃的材料还可以回 收利用，因此材料对周围环境不会造成污染。
ξ2 快速成型制造工艺
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（三）与传统FDM的不同之处
① FDM工艺一般采用低熔点丝状材料，如蜡丝或ABS塑料丝，如果采用高熔点 的热塑性复合材料，或对于一些不易加工成丝材的材料，如EVA材料等，就会相 当困难。该系统无需再采用专门的挤压成丝设备来制造丝材，工作时只需将热塑 性材料直接倒入喷头的腔体内，依靠加热装置将其加热到熔融挤压状态，不但避 免了必须采用丝材材料这一限制，而且节省了一道工序，提高了生产效率。
缺点
成型件的表面有较明显的条纹 。 沿成型轴垂直方向的强度比较弱。 需要设计与制作支撑结构。 需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。 原材料价格昂贵。
ξ2 快速成型制造工艺
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ξ2 快速成型制造工艺
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ξ2 快速成型制造工艺
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ξ2 快速成型制造工艺
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（二）气压式熔融沉积快速成形系统的特点
成型材料广泛
一般的热塑性材料如塑料、尼龙、橡胶、蜡等，作适当改性后都可用于沉积成 形。
设备成本低、体积小
熔融沉积成形是靠材料熔融时的粘性粘结成形，不象SLA、LOM、SLS等工艺靠 激光的作用来成形，没有激光器及其电源和树脂槽，大大简化了设备，使成本降低。 熔融沉积成形设备运行、维护容易，工作可靠，是桌面化快速成形设备的最佳工艺。
熔融沉积快速成型工艺 教材
2020年4月20日星期一
ξ2 快速成型沉积又叫熔丝沉积，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X轴方向 移动，而工作台则沿Y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。熔融沉积制造工艺的具体过 程如下：
ξ2 快速成型制造工艺
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气压式熔融沉积快速成形系统（Air-pressure Jet Solidification， AJS）的工作原理如图所示：被加热到一定温度的低粘性材料(该材料可由不 同相组成，如粉末—粘结剂的混合物)，通过空气压缩机提供的压力由喷头 挤出，涂覆于工作平台或前一沉积层之上。喷头按当前层的层面几何形状进 行扫描堆积，实现逐层沉积凝固。工作台由计算机系统控制作X、Y、Z三维 运动，可逐层制造三维实体和直接制造空间曲面。
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
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将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的 摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊与喷头之间有一导向套，导向套采用低 摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头的内腔（最大送料速度 为10～25mm/s，推荐速度为5～18mm/s）。喷头的前端有电阻丝式加热器，在其 作用下，丝材被加热熔融（熔模铸造蜡丝的熔融温度为74℃，机加工蜡丝的熔融温 度为96℃，聚烯烃树脂丝为106℃，聚酰胺丝为155℃，ABS塑料丝为270℃），然 后通过出口（内径为0.25～1.32mm，随材料的种类和送料速度而定），涂覆至工作 台上，并在冷却后形成界面轮廓。由于受结构的限制，加热器的功率不可能太大， 因此，丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或蜡。丝材熔融沉积的层厚随喷头的运 动速度（最高速度为380mm/s）而变化，通常最大层厚为0.15～0.25mm。
三、熔融沉积工艺成形过程影响因素分析
材料性能的影响 喷头温度和成形室温度的影响 挤出速度的影响 填充速度与挤出速度交互的影响 分层厚度的影响 成形时间的影响 扫描方式的影响
ξ2 快速成型制造工艺
四、气压式熔融沉积快速成形系统
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（一）气压式熔融沉积快速成形系统的工作原理
合集下载
熔融沉积快速成型工艺课件
03
节约成本和时间
通过熔融沉积快速成型工艺，可以快 速制造出复杂结构件的原型或批量产 品，相比传统加工方法，大大节约了 成本和时间。
案例二：个性化定制产品的生产
定制化设计
熔融沉积快速成型工艺能够根据客户需求进行个性化产品设计， 并在短时间内制造出产品原型，满足客户的定制化需求。
多样化材料选择
该工艺支持使用多种材料，可以根据产品功能和外观要求，选择合 适的材料进行制造，进一步增加产品的个性化。
以便能够顺利从喷嘴中挤出并 形成精确的结构。
热稳定性好
材料在高温下应保持稳定，不易分 解或变质，以确保成型过程的顺利 进行。
机械性能优异
成型后的材料应具有足够的强度、 刚度和韧性，以满足实际使用需求。
常用材料介 绍
01
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一种常用的热塑性塑料，具有优异的
机械性能、耐热性和耐化学腐蚀性，广泛应用于汽车、电子电器等领域。
熔融沉积快速成型工艺可用 于快速制造出产品的原型， 以便进行设计和功能的验证。
低成本生产
对于小批量生产，熔融沉积 快速成型工艺可以较低的成 本制造出具有一定复杂度的 物体。
教育科研
该工艺可用于教育和科研领 域，为学生提供实践机会， 帮助研究人员进行科学实验 和验证。
创意设计
熔融沉积快速成型工艺能够 实现将设计师的创意转化为 现实，为艺术创作和个性化 定制提供了新的可能性。
02
PLA
聚乳酸，是一种生物降解塑料，由可再生植物资源提取而来，具有良好
的可加工性、生物相容性和环保性，常用于3D打印、食品包装等领域。
03
Nylon
尼龙材料是一种合成聚合物，具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，
熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积快速成型工艺
SLA LOM SLS/SLM FDM
熔融沉积快速成型工艺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方法。
1，熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
熔融沉积又叫熔丝沉积，丝状
2，熔融沉积成型工艺的特点
系统构造和原理简单，运行维护费用低（无激光器）
原材料无毒，适宜在办公环境安装使用
用蜡成型的零件原理，可以直接用于失蜡铸造
支撑去除简单
可直接制作彩色原理
缺点:
成型件表面有较明显条纹
需要设计与制作支撑结构
对原型材料的要求:熔融温度低，粘度低，粘结性好，收缩率小
2.前处理cad建模
3.STL检验
4.确定摆放位置
去除支撑，打磨
材料性能的影响:1改进材料配方，2设计时考虑收缩量进行尺寸补偿
2，喷头温度和成型室温度的影响
措施:1，喷头温度应根据丝材的性质在一定范围内选择，以保证挤出的丝呈熔融流动状态2，一般将成型室
3
4，分层厚度的影响
措施：兼顾效率和精度确定分层厚度，必要时可通过打磨提高表面质量与精度
5，成型时间的影响
措施：加工时控制好喷嘴的工作温度和每层的成型时间，已获得精度较高的成型件
6，扫描方式的影响
措施：可采用复合扫描方式，既外部轮廓。
培训学习资料-FDM-2022年学习资料
3FDM在Mizunos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，Mi uno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 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， DM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 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Mizuno美国公司在产品开发过 中起决定性作用的组成部-分。
FDM工艺方法与SLA、SLS若千性的比镀-比较项-设备价格-★★-操作成本-维修成本-设备操作难易程度处理-占地空间、电力需求、电力环境等-材料种类-材科实用性-材料弹性-材料强度-女-材科抗剪性-材料抗拉性 建造速度-生产能力-零件精度及表面光洁度-生产应用-大-注：★为忧势符号
DM工艺与其它几种快速原型工艺方的此按-指标-SLA-LOM-SLS-FDM-成形速度-较快-莪慢-较慢型精度-高-较高-较低-制造成本-复杂程度-简单-中等-零件大小-中小件-中大件-热固性光敏树脂-纸、金属 、塑料科-石蜡、塑料、金属、-石蜡、尼龙、ABS、-常用材料-薄膜等-陶瓷等粉末-低熔点金属等
将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由热驱动辑于旋转，辊子和丝材之间的-摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊 喷头之通有·寻枸套，导套采用低-摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供-最大送料速度-为1025mm/s 推荐速度为5~18mm/s。喷-式加热器，在其-作用下，丝材被加热熔融（熔模俦造蜡丝的熔融温度为74℃，机 工蜡丝的熔融温-度为96℃，聚烯烃树脂丝为106℃，聚酰胺丝为155℃，ABS塑料为27简套，然-后通过出 （内径为0.25~1.32mm,随材料的-E,涂覆至工-作台上，并在冷却后形成界面轮廓。由于受结核-功率不 能太大，-因此，丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或-层厚随喷头的运-动速度（最高速度为380mm/s而变化 通常具-25mm。-熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要-于节省材料成本和-提高沉积效率，新型FDM设备采 荆嫩喷头。
熔融沉积成型技术的工艺流程ppt课件
.
抛光
抛光处理
抛光处理前后对比
.
喷漆（上色）
.
& 课堂讨论
1.你觉得这些流程中最难学习的地方是什么？ 2.通过本节课的学习，你认为以前打印的东西有哪些 地方需要进行改进的？
.
.
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
UG
是当今较为流行的一模具设计软件， 功能强大，是一款专业级的软件。建 Nhomakorabea三维实体模型
SolidWorks
UG
.
SolidWorks
是世界上第一个基于Windows开发的三 维CAD系统，有功能强大、易学易用和 技术创新三大特点，也属于专业级软件。
Pro/E
是CAD/CAM/CAE一体化的三维软件， 是参数化技术的最早应用者，在三维 造型软件领域占有重要地位。
.
切片处理
目前使用比较多的切 片软件主要有Slic3r和 Cura 两 种 ， 也 有 公 司 针对自己机器特点开 发了专用的切片软件。
.
设置打印参数
设置合适的打印参数： • 打印层厚 • 打印速度 • 打印温度 • 填充类型 • ……
.
成型过程
打开打印机，载入前处理生成的切 片模型；将工作台面清理干净，待 系统初始化完成后，即可执行打印 命令，完成模型打印。
模块三 熔融堆积成型
3.2 熔融沉积成型技术的工艺流程
.
课堂导入
想一想
如果让你自己建模一组茶具样品模型， 你会做吗？打算怎么做？
.
本节 知识点
1
FDM的工艺流程概况
2 主流的三维设计软件有哪些
3 如何获得模型STL格式
4 如何进行切片处理
抛光
抛光处理
抛光处理前后对比
.
喷漆（上色）
.
& 课堂讨论
1.你觉得这些流程中最难学习的地方是什么？ 2.通过本节课的学习，你认为以前打印的东西有哪些 地方需要进行改进的？
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此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
UG
是当今较为流行的一模具设计软件， 功能强大，是一款专业级的软件。建 Nhomakorabea三维实体模型
SolidWorks
UG
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SolidWorks
是世界上第一个基于Windows开发的三 维CAD系统，有功能强大、易学易用和 技术创新三大特点，也属于专业级软件。
Pro/E
是CAD/CAM/CAE一体化的三维软件， 是参数化技术的最早应用者，在三维 造型软件领域占有重要地位。
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切片处理
目前使用比较多的切 片软件主要有Slic3r和 Cura 两 种 ， 也 有 公 司 针对自己机器特点开 发了专用的切片软件。
.
设置打印参数
设置合适的打印参数： • 打印层厚 • 打印速度 • 打印温度 • 填充类型 • ……
.
成型过程
打开打印机，载入前处理生成的切 片模型；将工作台面清理干净，待 系统初始化完成后，即可执行打印 命令，完成模型打印。
模块三 熔融堆积成型
3.2 熔融沉积成型技术的工艺流程
.
课堂导入
想一想
如果让你自己建模一组茶具样品模型， 你会做吗？打算怎么做？
.
本节 知识点
1
FDM的工艺流程概况
2 主流的三维设计软件有哪些
3 如何获得模型STL格式
4 如何进行切片处理
FDM熔融沉积制造 ppt课件
缺点
成型件的表面有较明显的条纹 。
Байду номын сангаас
沿成型轴垂直方向的强度比较弱。
需要设计与制作支撑结构。
需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。
2020原/12材/1料2 价格昂贵。
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2020/12/12
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2020/12/12
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三、熔融沉积工艺成形过程影响因素分析
材料性能的影响 喷头温度和成形室温度的影响 挤出速度的影响 填充速度与挤出速度交互的影响 分层厚度的影响 成形时间的影响 扫描方式的影响
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。
熔融沉积制造工艺的具体过程如
下2：020/12/12
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
2020/12/12
11
（2）FDM在美国快速原型制造公司的应用
从事模型制造的美国Rapid Models & Prototypes公司采用FDM工艺为生产厂 商Laramie Toys制作了玩具水枪模型，如图所示。借助FDM工艺制作该玩具水枪 模型，通过将多个零件一体制作，减少了传统制作方式制作模型的部件数量，避 免了焊接与螺纹连接等组装环节，显著提高了模型制作的效率。
熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，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。该工艺方法以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。该 公司自1993年开发出第一台FDM1650机型后，先后推出了FDM2000、 FDM3000、FDM8000及1998年推出的引人注目的FDM Quantum机型，FDM Quantum机型的最大造型体积达到600mm×500mm×600mm。国内的清华大 学与北京殷华公司也较早地进行了FDM工艺商品化系统的研制工作，并推出 熔融挤压制造设备MEM 250等。
熔融沉积快速成型FDMppt课件
FDM快速原型工艺是一种不依靠激光作 为成型能源，而将各种丝材加热熔化的 成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层 固化来构成三维产品，以该工艺制造的 产品目前的市场占有率约为6.1％。
4
研究熔融沉积制造(Fuesd Depostion Modeling 简称FDM)工 艺的主要有Stratasys公司和Med Modeler公司。这种技术以美国 Stratasys公司开发的产品制造系统应 用FDM-1650(台面为 250mmx250mmx250mm)机型后， 先后推出FDM-2000、FDM-3000和 FDM-8000机型。
42
2）所选的空气压缩机可提供1MPa范围 内任何大小的气压，能准确控制使送入 加热室的压缩气体压力恒定（不同材料 其压力设定值可不同）。压力装置结构 简单，提供的压力稳定可靠，成本低。
43
3）传统的FDM有较重的送丝机构为喷头 输送原料，即用电机驱动一对送进轮来提 供推力，送丝机构和喷头采用推-拉相结合 的方式向前运动，作用原理类似于活塞难 免会由于送丝滚轮的往复运动致使挤出过 程不连续和因震动较大而产生的运动惯性 对喷头定位精度的影响。改进后的AJS系 统由于没有了运丝部分而使喷头变的轻巧， 减小了机构的震动提高了成型精度。
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X-Y平面运动和高度Z方向 的运动。
成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料 室用来储存FDM用的材料。
24
4.1.2 控制系统 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。
25
4.2 软件系统
软件系统由几何建模和信息处理组成。
17
三 FDM成型技术的特点
3.1FDM成型技术的优点 由于采用了热融挤压头的专利技术，使 整个系统构造原理和操作简单，维护成 本低，系统运行安全。可以使用无毒的 原材料，设备系统可在办公环境中安装 使用。 成型速度快。用熔融沉积方法生产出来 的产品，不需要 SLA 中的刮板再加工这 一道工序。系统校准为自动控制。
4
研究熔融沉积制造(Fuesd Depostion Modeling 简称FDM)工 艺的主要有Stratasys公司和Med Modeler公司。这种技术以美国 Stratasys公司开发的产品制造系统应 用FDM-1650(台面为 250mmx250mmx250mm)机型后， 先后推出FDM-2000、FDM-3000和 FDM-8000机型。
42
2）所选的空气压缩机可提供1MPa范围 内任何大小的气压，能准确控制使送入 加热室的压缩气体压力恒定（不同材料 其压力设定值可不同）。压力装置结构 简单，提供的压力稳定可靠，成本低。
43
3）传统的FDM有较重的送丝机构为喷头 输送原料，即用电机驱动一对送进轮来提 供推力，送丝机构和喷头采用推-拉相结合 的方式向前运动，作用原理类似于活塞难 免会由于送丝滚轮的往复运动致使挤出过 程不连续和因震动较大而产生的运动惯性 对喷头定位精度的影响。改进后的AJS系 统由于没有了运丝部分而使喷头变的轻巧， 减小了机构的震动提高了成型精度。
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X-Y平面运动和高度Z方向 的运动。
成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料 室用来储存FDM用的材料。
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4.1.2 控制系统 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。
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4.2 软件系统
软件系统由几何建模和信息处理组成。
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三 FDM成型技术的特点
3.1FDM成型技术的优点 由于采用了热融挤压头的专利技术，使 整个系统构造原理和操作简单，维护成 本低，系统运行安全。可以使用无毒的 原材料，设备系统可在办公环境中安装 使用。 成型速度快。用熔融沉积方法生产出来 的产品，不需要 SLA 中的刮板再加工这 一道工序。系统校准为自动控制。
第五章 熔融沉积成型(FDM)
5
3.软件系统 软件系统包括几何建模和信息处理两部分。 几何建模单元是由设计人员借助AD软件，如 PROE等构造产品的实体模型或内三维测量仪 获取产品的数据重构产品的实体模型。 信息处理单元由STL文件处理、工艺处理数 控、图形显示等模块组成，分别完成STL文件 错误数据检验与修复、层片文件生成、填充线 计算、数控代码生成和对成型机的控制。 4.供料系统 低的凝固收缩率、陡的粘度—温度曲线和一 定的强度、硬度、强韧性。一般的塑料、蜡等 6 热塑性材料经适当改性后都可以使用。
4
三、制造系统的组成
1.机械系统 包括运动、喷头、成型宝、材料室、控制室 和电源室等单元。其机械系统采用模块化设计， 各个单元相互独立。 2.控制系统 基于PC总线的运动控制卡能实现直线、圆弧 插补和多轴联动。PC总线的喷头控制卡用于完 成喷头的出丝控制，具有超前与滞后动作补偿。 喷头控制卡与运动控制卡能够协同丁作。
9
Application Areas
Conceptual modeling Fit, form and functional test Pattern for investment casting The MABS (methy methacrylate ABS) material is particularly suitable for medical applications
8
Disadvantages
Accuracy is relatively low and is difficult to build parts with complicated details Poor strength in vertical direction Slow for building a mass part
3.软件系统 软件系统包括几何建模和信息处理两部分。 几何建模单元是由设计人员借助AD软件，如 PROE等构造产品的实体模型或内三维测量仪 获取产品的数据重构产品的实体模型。 信息处理单元由STL文件处理、工艺处理数 控、图形显示等模块组成，分别完成STL文件 错误数据检验与修复、层片文件生成、填充线 计算、数控代码生成和对成型机的控制。 4.供料系统 低的凝固收缩率、陡的粘度—温度曲线和一 定的强度、硬度、强韧性。一般的塑料、蜡等 6 热塑性材料经适当改性后都可以使用。
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三、制造系统的组成
1.机械系统 包括运动、喷头、成型宝、材料室、控制室 和电源室等单元。其机械系统采用模块化设计， 各个单元相互独立。 2.控制系统 基于PC总线的运动控制卡能实现直线、圆弧 插补和多轴联动。PC总线的喷头控制卡用于完 成喷头的出丝控制，具有超前与滞后动作补偿。 喷头控制卡与运动控制卡能够协同丁作。
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Application Areas
Conceptual modeling Fit, form and functional test Pattern for investment casting The MABS (methy methacrylate ABS) material is particularly suitable for medical applications
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Disadvantages
Accuracy is relatively low and is difficult to build parts with complicated details Poor strength in vertical direction Slow for building a mass part
熔融沉积成型技术(二)
合成橡胶材料。统一将用化学方法人工合成的橡胶称为合成橡胶，能 够有效弥补天然橡胶产量不足的问题，合成橡胶一般在性能上不如天然橡 胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐高温等优势，因而广泛应 用于工农业、国防、交通及日常生活中。
五、熔融沉积成型工艺精度
1. 材料特性对误差的影响
材料状态发生变化：固-液-固 这个变化过程中材料的物理性能会发生变化，如密度增大，体积减少。
原因：如果挤出速度和打印速度合成完之后，导致出丝流量小 于成形所需材料体积，那么产生断丝或者是欠填充的问题，最终可 能会无法成形；
反之，如果挤出速度和打印速度合成完后，导致出丝流量大于成 形所需材料体积，那么在成形过程中挤出的多余材料就会集聚在打 印喷头上，并且由于喷头的高温，这些熔融的材料会对己成形表面 造成严重影响，使得己成形表面凹凸不平，甚至是会将边缘结构粘 结撕裂。
措施：（1）喷头温度应根据丝材的性质在一定范围内选择，以保证挤出的丝呈 熔融流动状态；
（2）热床温度稍高于丝材的玻璃化转变温度同时远离丝材的熔点温度即可。 一般PLA材料玻璃态转变温度为60-65℃，热床温度设置为稍大于65℃即为合理。
4. 打印速度与挤出速度的交互作用
（1）打印速度是指打印喷头在运动机构的带动下，按照规划好的 轮廓轨迹和内部填充路径成形整个层面的速度。
PC材料。PC即聚碳酸酯，是一种20世纪50年代末期发展起来的无色高 透明度的热塑性工程塑料，具有耐冲击、韧性高、耐热性好且透光性好的 特点，悬挂的PC材料板甚至可以抵挡一定距离的子弹冲击。PC材料的热变 形温度138℃，颜色比较单一，只有白色，但其强度比ABS材料高出60%左 右。目前，美国通用公司是聚碳酸酯全球最大的生产企业。
措施：挤出速度应与填充速度相匹配。挤出量的増多可通 过打印速度的提升来消化这一部分的量，打印速度上升时，挤 出材料量也随应之増多。
五、熔融沉积成型工艺精度
1. 材料特性对误差的影响
材料状态发生变化：固-液-固 这个变化过程中材料的物理性能会发生变化，如密度增大，体积减少。
原因：如果挤出速度和打印速度合成完之后，导致出丝流量小 于成形所需材料体积，那么产生断丝或者是欠填充的问题，最终可 能会无法成形；
反之，如果挤出速度和打印速度合成完后，导致出丝流量大于成 形所需材料体积，那么在成形过程中挤出的多余材料就会集聚在打 印喷头上，并且由于喷头的高温，这些熔融的材料会对己成形表面 造成严重影响，使得己成形表面凹凸不平，甚至是会将边缘结构粘 结撕裂。
措施：（1）喷头温度应根据丝材的性质在一定范围内选择，以保证挤出的丝呈 熔融流动状态；
（2）热床温度稍高于丝材的玻璃化转变温度同时远离丝材的熔点温度即可。 一般PLA材料玻璃态转变温度为60-65℃，热床温度设置为稍大于65℃即为合理。
4. 打印速度与挤出速度的交互作用
（1）打印速度是指打印喷头在运动机构的带动下，按照规划好的 轮廓轨迹和内部填充路径成形整个层面的速度。
PC材料。PC即聚碳酸酯，是一种20世纪50年代末期发展起来的无色高 透明度的热塑性工程塑料，具有耐冲击、韧性高、耐热性好且透光性好的 特点，悬挂的PC材料板甚至可以抵挡一定距离的子弹冲击。PC材料的热变 形温度138℃，颜色比较单一，只有白色，但其强度比ABS材料高出60%左 右。目前，美国通用公司是聚碳酸酯全球最大的生产企业。
措施：挤出速度应与填充速度相匹配。挤出量的増多可通 过打印速度的提升来消化这一部分的量，打印速度上升时，挤 出材料量也随应之増多。
熔融沉积快速成型工艺
快速成形制件可能出现的 表面缺陷
❖ 关键：喷头在距离终点多远时，丝材停止进 给运动？
停止太迟，有太多的丝材进入喷头，喷头 到达终点时，还有材料喷出，造成多余的材 料溢出和粗糙的表面。
停止过早，造成材料的供应不足。
快速成形制件可能出现的 表面缺陷
❖ 4.撤除支撑时造成的缺陷 主要指在去除易剥离性支撑（BASS）时，
FDM成形的基本原理
❖ 3.一层完成后喷头上升 一个层高，再进行下一 层的涂覆，如此循环， 最终形成三维产品。
FDM快速成形的系统组成
❖ 1.硬件系统 硬件系统由机械系统和控制系统组成。
❖ 2.软件系统 软件系统由几何建模和信息处理组成。
❖ 3.供料系统
硬件系统
❖ （1）机械系统 ❖ 机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、
快速成形制件可能出现的缺陷
❖ 快速成形制件出现的缺陷分为表面缺陷和内 部缺陷。
快速成形制件可能出现的 表面缺陷
❖ 1.CAD前处理和阶梯状表面形成的缺陷 ❖ 2.顶部缺陷
由于喷嘴喷出的材料路径具有圆形的顶面， 当最后一层顶面沉积后就形成屋脊形的表面， 这样的屋脊形表面需要光滑处理。
快速成形制件可能出现的
软件系统
❖ 如果根据STL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成 支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后 根据每一层的填充路径，将信息输给成形系 统完成模型的成形。
供料系统
❖ 由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送入成形 喷头。
FDM快速成形技术的支撑
❖ 设计支撑的原因：FDM成形中，每一个层 片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前 层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加， 层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形 状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当 前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要 设计一些辅助结构－“支撑”，以保证成形 过程的顺利实现。
熔融沉积快速成型技术教案
熔融沉积快速成型技术教案标题：熔融沉积快速成型技术教案教案目标：1.使学生了解熔融沉积快速成型技术的基本原理和应用领域。
2.培养学生熟练操作熔融沉积快速成型设备的能力。
3.引导学生在熔融沉积快速成型技术的基础上进行创新设计与应用。
4.培养学生的团队合作与沟通能力。
教学内容：一、熔融沉积快速成型技术的概述1.定义与基本原理2.熔融沉积快速成型技术的分类3.熔融沉积快速成型技术的应用领域二、熔融沉积快速成型设备与工艺流程1.熔融沉积快速成型设备的组成与功能2.熔融沉积快速成型工艺流程的步骤与要点三、熔融沉积快速成型技术实践操作1.熔融沉积快速成型设备的操作要点与安全事项2.熔融沉积快速成型参数的设置与优化3.基于熔融沉积快速成型技术的样品制作实践四、熔融沉积快速成型技术的案例分析1.工业界熔融沉积快速成型技术的应用案例探讨2.学术界熔融沉积快速成型技术的研究进展与前景展望教学过程：1.导入：通过问答、图片展示等方式引入熔融沉积快速成型技术的概念和应用。
2.讲解与展示：详细介绍熔融沉积快速成型技术的定义、基本原理、分类和应用领域，并展示熔融沉积快速成型设备的组成和工艺流程。
3.实践操作：讲解熔融沉积快速成型设备的操作要点和安全事项，指导学生设置和优化熔融沉积快速成型参数，并进行基于熔融沉积快速成型技术的样品制作实践。
4.案例分析：讨论工业界和学术界关于熔融沉积快速成型技术的应用案例、研究进展和前景展望。
5.总结与小结：对本节课进行总结回顾，强调熔融沉积快速成型技术的重要性和应用价值。
教学方法：1.讲授法：通过讲解的方式，传授熔融沉积快速成型技术的相关知识。
2.实践操作法：通过实际操作熔融沉积快速成型设备，让学生亲身体验和掌握技术操作技能。
3.案例分析法：通过分析实际应用案例和研究进展，引导学生进行深入思考和讨论。
教学评估：1.观察学生在实践操作中的操作技能和安全意识。
2.考察学生对熔融沉积快速成型技术的理解和应用能力。