熔融沉积制造FDM
试述熔融沉积3d打印加工的工艺原理和优缺点
试述熔融沉积3d打印加工的工艺原理和优缺点熔融沉积（Fused Deposition Modeling，简称FDM）3D打印加工是一种使用热熔塑料线材进行层层堆积构建物体的加工技术。
其工艺原理主要包括以下几个步骤：
1. 设计模型：使用CAD软件设计所需的3D模型，并将其转换为可被3D打印机读取的文件格式。
2. 切片处理：将3D模型分成一系列的水平层次，称为切片。
每个切片的厚度取决于所使用的3D打印机的设置。
3. 准备工作：将熔融塑料线材装入3D打印机的喂丝机，并让线材传送到打印头。
4. 层层堆积：3D打印机控制打印头的运动，将熔融的塑料线材从喷嘴喷出，并在构建平台上的特定位置堆积，按照切片的顺序逐层构建物体。
5. 结束工作：打印完成后，等待构建物体冷却固化，并将其从构建平台上取下。
熔融沉积3D打印加工的优点包括：
1. 低成本：相对于其他3D打印技术，熔融沉积的设备和材料成本较低。
2. 快速打印速度：熔融沉积3D打印加工可以快速打印整个构建物体，节省时间。
3. 材料种类多样：熔融沉积可以使用多种塑料材料进行打印，如ABS、PLA等。
4. 易于操作：熔融沉积3D打印技术操作简单，容易上手。
熔融沉积3D打印加工的缺点包括：
1. 精度较低：相对于其他3D打印技术，熔融沉积的打印精度较低，表面质量可能不够光滑。
2. 层面可见性：由于是通过堆积层层打印，所以构建物体的层次结构会在表面上可见。
3. 强度有限：熔融沉积3D打印的材料通常比较脆弱，无法承受大的机械应力。
综上所述，熔融沉积3D打印加工是一种成本低、操作简便的3D打印技术，适用于制作一些低要求精度和强度的模型或者原型。
FDM(熔融堆积)技术简介
FDM技术简介FDM技术，即熔融层积技术，Fused Deposition Modeling的简称，又可以称为熔融堆积技术，是快速成型技术的一种。
快速成型技术，即Rapid Prototyping（简称RP技术）。
RP技术是一项20世纪80年代后期由工业发达国家率先开发的新技术，其主要技术特征是成型的快捷性，能自动、快捷、精确地将设计思想转变成一定功能的产品原型或直接制造零部件，该项技术不仅能缩短产品研制开发周期，减少产品研制开发费用，而且对迅速响应市场需求，提高企业核心竞争力具有重要作用。
1、快速成型技术的功能作用●设计验证：快速原型作为一种可视化的工具，用于设计验证、产品评估，在投入大量的资金进行批量生产之前，及时发现产品设计中存在的问题，改进设计，保证产品的研发成功率。
●功能测试：使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查，模拟产品真实工作情况的一些功能试验，如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等,从而迅速完善产品的结构和性能，改进工艺及所需模具的设计。
●可制造性、可装配性检验：对于开发结构复杂的新产品(如汽车、飞机、卫星、导弹等),可事先验证零件的可制造性、零件之间的相互关系以及部件的可装配性。
●模具制造：通过快速原型与传统制造工艺相结合，制造模具和金属零件。
比如由快速原型制作真空铸造件和熔模铸造件的母模；由快速原型通过电弧喷涂、电铸制造模具或EDM 电极，由快速原型直接制造注塑模等。
●生物医疗方面的应用：为外科医生制作病例模型，制作DNA分子结构模型等。
2、运用快速成型技术的工作流程图3、快速成型技术的应用领域该技术可广泛应用于教育、科研、汽车、摩托车、家电、电动工具、医疗、机械制造、精密铸造、航天航空、工艺品、礼品制作以及玩具等行业。
4、FDM技术原理这种技术的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。
材料在喷头内被加热熔化。
喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。
FDM成形原理
FDM的定义
铸造石蜡 PLA塑料
尼龙 低熔点金属
ABS塑料 陶瓷
FDM的技术
产品外观的评估 方案的选择 装配的检查 功能的测试 用户看样订货 塑料件开模前校验设计 小批量产品的制造
FDM的成型原理
计算机控制加热喷头做X-Y平面运动 丝状材料送至热熔喷头，加热熔化成半液态
材料被挤压出来，有选择性的涂覆 在工作台上，快速冷却成型 工作台下降一定高度，继续下一层成型
课程小结
FDM
知识 目标
技能 目标
学习定义与成型原理
识别设备的能力 清楚成型原理
思政 目标
走进3D打印的世界，树理想， 立目标，追逐科学技术发展
思考题
3D打印中应用最广泛的 成型技术是什么
谢谢观看
课程导入
什么是FDM FDM的成型原理是什么
FDM的定义
熔融沉积制造，又称熔丝沉积
Scott Crump博士
热塑性材料加热熔化
数控系统控制
喷嘴
挤出成细丝状
切片软件规划好的连续薄层数据+路径移动进行填充
丝状加形成三维实体
FDM的定义
成形材料：线材（采用塑料粉末加热 经喷嘴挤出成形的）
fdm和mem工艺原理
fdm和mem工艺原理一、FDM工艺原理FDM工艺（Fused Deposition Modeling）即熔融沉积成型，在3D打印领域广泛应用。
该工艺主要通过加热熔融的热塑性聚合物，将其喷射到工作平台上，根据预设轨迹进行控制，逐层堆积形成三维实体。
1.加热喷嘴FDM工艺最基本的组成部分是加热喷嘴，其主要作用是将热塑性聚合物加热至一定温度，使其熔化，便于喷射。
加热喷嘴还需要能够准确的控制喷射的速度和位置，以实现对打印模型的精细控制。
2.热床热床是FDM工艺中的另一个重要部分，其主要作用是加热打印的工作平台，以减少模型变形或撕裂的风险。
热床的加热方式通常是通过加热丝、加热板或者PID温控系统进行。
3.打印材料FDM工艺使用的打印材料主要是热塑性聚合物，如ABS、PLA、PETG等。
它们通过在加热喷嘴中熔化，然后被逐层堆积到工作平台上进行打印。
4.逐层堆积FDM工艺最为独特的部分就是逐层堆积的过程。
当打印机将喷嘴移动到工作平台的特定位置时，聚合物被加热喷嘴熔化，然后通过石英管和挤出机喷出，逐层堆积成模型。
MEM工艺（Micro-Electromechanical Systems）即微电子机械系统，是一种通过微纳加工技术制造微小机械结构的技术。
MEM工艺可以制造出很小的元件，比如传感器、阀门、显示器等，应用非常广泛。
1.微电子技术微电子技术是MEM工艺的核心技术之一，其主要用于制造微小的电路、传感器和集成电路等。
它的制造工艺一般分为晶圆制造、微影制造、刻蚀、沉积、半导体器件制造等环节。
2.微加工技术MEM工艺中的微加工技术包括激光加工、电化学加工、微切削、离子束刻蚀等。
这些技术一般都能够对材料进行较为精确的加工处理，以满足微小结构的制造需求。
3.微纳米制造微纳米制造是MEM技术的重要内容，其主要包括微型器件的设计、制造和组装等过程。
制造微米级物体需要高分辨率的制造设备，并且需要具备高度的精度和可靠性。
4.微机械结构MEM工艺可以制造各种微型机械结构，如微型电机、微型阀门、微型传感器等。
大幅面工业级熔融沉积式FDM
大幅面工业级熔融沉积式FDM随着科技的飞速发展，3D打印技术已经逐渐渗透到各个行业领域，为人们的生活和生产带来了诸多变革。
而在众多3D打印技术中，大幅面工业级熔融沉积式FDM（Fused Deposition Modeling）技术以其独特的优势和广泛的应用前景，正越来越受到人们的。
大幅面工业级熔融沉积式FDM技术是一种基于数字模型文件的3D打印技术。
其基本原理是，通过将丝状材料如ABS、PLA等加热至熔点，再由打印头按照预定的轨迹进行挤出并快速凝固，从而逐层堆积成三维实体。
大幅面工业级熔融沉积式FDM技术的优势主要表现在以下几个方面。
其成型速度快，可实现高效、快速的3D打印。
该技术的成型品质较高，能较好地保留细节和精度。
由于仅需使用丝状材料，因此大幅面工业级熔融沉积式FDM技术的材料浪费较少，具有较好的环保性。
大幅面工业级熔融沉积式FDM技术的应用领域非常广泛。
在工业生产领域，该技术可应用于产品原型制作、模具制造等领域，提高生产效率和质量。
在医疗领域，大幅面工业级熔融沉积式FDM技术可制作定制化的医疗器械、人工关节等，为患者提供更加个性化的治疗方案。
而在实际应用中，大幅面工业级熔融沉积式FDM技术也取得了显著的效果。
例如，某汽车制造企业利用该技术制作发动机原型，有效缩短了研发周期，并降低了模具制造的成本。
某医疗器械公司利用大幅面工业级熔融沉积式FDM技术成功地为患者定制了人工关节，不仅提高了手术效果，还缩短了患者的康复时间。
尽管大幅面工业级熔融沉积式FDM技术具有诸多优势和应用前景，但在实际使用过程中，为了确保安全性和打印质量，需要注意以下事项。
要保持打印机通风良好，以防止在打印过程中由于材料挥发而引起的安全隐患。
使用安全防护设备如手套、口罩等，以保护操作人员免受高温材料和挥发物质的伤害。
在进行打印前，应对数字模型文件进行仔细检查和优化，以确保打印过程的稳定性和打印品的质量。
大幅面工业级熔融沉积式FDM技术作为一种具有广泛应用的3D打印技术，其优势和潜力正逐渐得到人们的认可和重视。
熔融沉积制造-FDM
熔融沉积造型(FDM-Fused Deposition Modeling)一、概念FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的材料中挤压出来，凝固型成轮廓形状的薄层每层厚度范围在0.025～0.762mm，一层叠一层最后形成整个零件模型。
熔融沉积制造（FDM）丝状材料选择性溶覆、工艺原理：丝状材料和支撑材料由供丝机构送至各自对应的喷头，并在喷头中加热至熔融状态。
系统组成：硬件系统（机械运动、加工为主、电器控制和温度控制）、软件系统、供料系统。
机械系统：运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等。
温度控制器：检测与控制成型喷嘴、支撑喷嘴和成型室的温度。
软件系统：几何建模和信息处理两部分信息处理: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 文件错误数据检验和修复、层片文件生成、填充计算、数控代码生成和对成型机的控制。
特点：成型材料广泛,,成本低目前存在的问题：适合成型中、小塑料件；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，需设计、制作支撑结构，需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
熔融沉积工艺的特点：1）系统构造原理与操作简单，维护成本低，系统运行稳定。
2）可以使用无毒的原材料制造系统可以在办公环境中安全使用。
3）用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。
4）可以成形任意复杂程度的零件，常用于成形具有很复杂的内腔，孔等零件。
5）原材料在成型过程中，无化学变化，制作的翘曲变形小。
6）原材料利用率高，且材料寿命长。
7）支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
二、使用的材料主要材料：石蜡、塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等线材和丝材。
熔丝：ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料。
材料要求：FDM要有良好的成丝性；相变过程中有良好的化学稳定性，且FDM材料要有较小的收缩性。
优点缺点费用损耗应用(1) 成形材料种类较多，成形样件强度好，能直接制作ABS塑料；(2) 尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配；(3) 材料利用率高；(4) 操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
熔融沉积快速成型FDM
4 造型 产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。 5 后处理
快速成型的后处理主要是对成型进行表面处理。去 除实体的支撑部分，对部分实体表面进行处理，使成 型精度、表面粗糙度等达到要求。但是，成型的部分 复杂和细微结构的支撑很难去除，在处理过程中会出 现损坏成型表面的情况，从而影响成型的表面品质。 于是，1999年STratasys公司开发出水溶性支撑材料， 有效的解决了这个难题。目前，我国自行研发FDM工 艺还无法做到这一点，成型的后处理仍然是一个较为 复杂的过程。
精品
FDM技术提供两种类型的支撑： 1. WaterWorks(水溶性支撑): 可以分解于碱性 水溶剂的可溶解性支撑结构。 2.Break Away Support Structure (BASS) (易剥离性支撑): 水溶性支撑的前身，由手工将 支撑从工件表面剥离以移除。
水溶性支撑因为可以不用考虑机械式的移除， 所以可以接近于细小的特征，因而用的更广泛。
精品
FDM-Genisys Xs
精品
二 工艺原理及过程
2.1 工艺原理
FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计 算机控制下层层堆积成形。如图2所示，加热喷头在计 算机的控制下，可根据截面轮廓的信息，作X-Y平面运 动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送 至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性地 涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。一层截 面完成后，喷头上升一截面层的高度，再进行下一层 的涂覆。如此循环，最终形成三维产品。
精品
4.2.1 几何建模
几何建模单元是设计人员借助三维软 件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型 的构造，并以STL格式输出模型的几何 信息。
精品
4.2.2 信息处理
3D打印技术之熔融沉积成型工艺(FDM)
2D图案定制个性化礼物、3D打印产品/手板和3D打印机—首选忆典定制3D打印技术之熔融沉积成型工艺（FDM）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、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：2D图案定制个性化礼物、3D打印产品/手板和3D打印机—首选忆典定制热熔性丝材（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。
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熔融沉积造型(FDM-Fused Deposition Modeling)
一、概念
FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的材料中挤压出来，凝固型成轮廓形状的薄层每层厚度范围在0.025～0.762mm，一层叠一层最后形成整个零件模型。
熔融沉积制造（FDM）丝状材料选择性溶覆、
工艺原理：丝状材料和支撑材料由供丝机构送至各自对应的喷头，并在喷头中加热至熔融状态。
系统组成：硬件系统（机械运动、加工为主、电器控制和温度控制）、软件系统、供料系统。
机械系统：运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等。
温度控制器：检测与控制成型喷嘴、支撑喷嘴和成型室的温度。
软件系统：几何建模和信息处理两部分
信息处理: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 文件错误数据检验和修复、层片文件生成、填充计算、数控代码生成和对成型机的控制。
特点：成型材料广泛,,成本低
目前存在的问题：适合成型中、小塑料件；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，需设计、制作支撑结构，需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
熔融沉积工艺的特点：
1）系统构造原理与操作简单，维护成本低，系统运行稳定。
2）可以使用无毒的原材料制造系统可以在办公环境中安全使用。
3）用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。
4）可以成形任意复杂程度的零件，常用于成形具有很复杂的内腔，孔等零件。
5）原材料在成型过程中，无化学变化，制作的翘曲变形小。
6）原材料利用率高，且材料寿命长。
7）支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
二、使用的材料
主要材料：石蜡、塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等线材和丝材。
熔丝：ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料。