第五章熔融沉积快速成型工艺
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熔融沉积快速成型
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。
四 FDM成型技术的特点
4.1FDM成型技术的优点
材料一般无毒，可在家里或者密闭环 境中操作。 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。 原村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。
下图给出了采用FDM工艺制作的多种原型。
6.2 主要材料
主要为丝状热塑性材料，常用的有石蜡、 塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、 陶瓷等的线材或丝材。在熔丝线材方面， 主要材料是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯 热塑性塑料。
目前用于FDM的材料主要是美国 Stratasys公司的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 聚合物细丝（ABS P400）、甲基丙酸烯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝 （ABSi P500，医用）、消失模铸造蜡丝 （ICW06 wax）、塑胶丝（Elastomer E20）。
熔融沉积快速成型
目录
快速成型的基本原理
1 2
概念及简介
3 FDM工艺原理及过 4 程FDM成型技术的特点
5 FDM成型系统的组成
6 FDM成型材料
7 FDM快速成型技术的支撑
8 FDM 快速成型技术的应用
一、快速成型技术的原理
快速成形技术不同于传统的 通过去除材料来获得零件的方法， 而是在计算机控制下，基于离散 /堆积原理采用不同方法堆积材 料最终完成零件的成形与制造的 技术总称。
三 工艺原理及过程
3.1 工艺原理
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。
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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。
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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。
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。
FDM(熔融沉积制造)
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精车品灯课件-1
车灯-2
精品课件
精车品课灯件-3
精车品灯课件-4
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。
精品课件
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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
该模具在模具后部设计成中空区，以减少用钢量，中空区填入化学粘结 瓷。仅花5周时间和一半的原来成本，而且制作的模具至少可生产30000套衬板。
采用FDM工艺后，福特汽车公司大大缩短了运输部件衬板的制作周期， 并显著降低了制作成本。
精品课件
（5）FDM在韩国现代公司的应用
韩国现代汽车公司采用了美国Stratasys公司的FDM快速原型系统，用于 检验设计、空气动力评估和功能测试。FDM系统在启亚的Spectra车型设计上得到 了成功的应用，现代汽车公司自动技术部的首席工程师Tae Sun Byun说：空间的 精确和稳定对设计检验来说是至关重要的，采用ABS工程塑料的FDM Maxum系统满 足了两者的要求，在1382mm的长度上，其最大误差只有0.75mm。
精品课件
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精车品灯课件-1
车灯-2
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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。
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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
该模具在模具后部设计成中空区，以减少用钢量，中空区填入化学粘结 瓷。仅花5周时间和一半的原来成本，而且制作的模具至少可生产30000套衬板。
采用FDM工艺后，福特汽车公司大大缩短了运输部件衬板的制作周期， 并显著降低了制作成本。
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（5）FDM在韩国现代公司的应用
韩国现代汽车公司采用了美国Stratasys公司的FDM快速原型系统，用于 检验设计、空气动力评估和功能测试。FDM系统在启亚的Spectra车型设计上得到 了成功的应用，现代汽车公司自动技术部的首席工程师Tae Sun Byun说：空间的 精确和稳定对设计检验来说是至关重要的，采用ABS工程塑料的FDM Maxum系统满 足了两者的要求，在1382mm的长度上，其最大误差只有0.75mm。
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。
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。
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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
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
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。
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第五章熔融沉积快速成型工艺
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
1. 熔融沉积快速成型材料
熔融沉积快速成型制造技术的关键在于热融喷头，喷头温度的控制要求使材 料挤出时既保持一定的形状又有良好的粘结性能。除了热熔喷头以外，成型材料 的相关特性（如材料的粘度、熔融温度、粘结性以及收缩率等）也是该工艺应用 过程中的关键。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本理
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。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，然后通过出口涂覆至工作台
上，并在冷却后形成制件当前截
图5-1 熔融沉积制造工艺的基本原理
面轮廓。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
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，如图5-2所示。一个喷头用于沉积 模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料 。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。
熔融沉积工艺使用的材料分为两部分：一类是成型材料，另一类是支撑材料。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
❖ 熔融沉积快速成型工艺对原型材料的要求：
材料的粘度 材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很
大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成型精度。 材料熔融温度
缺点：
◎ 成型件表面有较明显条纹 ◎ 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 ◎ 原材料价格昂贵 ◎ 需要对整个截面进行第扫五描章涂熔覆融沉，积成快形速成时型间工较艺长
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
FDM工艺与其它快速成型工艺方法的比较：
指标
SLA
LOM
SLS
FDM
成型速度
由于挤出时，喷头内部需要保持一定的压力才能将材料顺利挤出，挤出后材料丝一般会 发生一定程度的膨胀。如果材料收缩率对压力比较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷 嘴的名义直径相差太大，影响材料的成型精度。FDM成型材料的收缩率对温度不能太敏感， 否则会产生零件翘曲、开裂。
由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度 低、粘度低、粘结性好、收缩率第小五。章熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积（Fused Deposition Modeling，
FDM）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，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。
第五章熔融沉积快速成型图工5艺-1 熔融沉积制造工艺的基本原理
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
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
图5-2 双喷头熔融沉积工艺的基本原理
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
2.熔融沉积成型工艺的特点
优点：
◎ 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 ◎ 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 ◎ 可直接制作彩色原型
快速成型与快速模具制造技术及其应用
机械工业出版社（第三版）
第五章 熔融沉积快速成型工艺
第五章熔融沉积快速成型工艺
第五章 熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，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。该工艺方法以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统的应用最为 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。此外，该公司推出的Dimension系列小型FDM 三维打印设备得到市场的广泛认可，仅2005年的销量就突破了1000台。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。
较快
快
较慢
较慢
原型精度
高
较高
较低
较低
制造成本
较高
低
较低
较低
复杂程度
复杂
简单
复杂
中等
零件大小 中小件
中大件
中小件
中小件
常用材料
热固性光敏树 纸、金属箔、 石蜡、塑料、
脂等
塑料薄膜等 金属、陶瓷等
粉末
第五章熔融沉积快速成型工艺
石蜡、尼龙、 ABS、低熔点
金属等
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。可 以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。 材料的粘结性
FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间往往是零件强度最薄弱的地方，粘结 性好坏决定了零件成型以后的强度。粘结性过低，有时在成型过程中因热应力会造成层与层 之间的开裂。 材料的收缩率
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
1. 熔融沉积快速成型材料
熔融沉积快速成型制造技术的关键在于热融喷头，喷头温度的控制要求使材 料挤出时既保持一定的形状又有良好的粘结性能。除了热熔喷头以外，成型材料 的相关特性（如材料的粘度、熔融温度、粘结性以及收缩率等）也是该工艺应用 过程中的关键。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本理
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。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，然后通过出口涂覆至工作台
上，并在冷却后形成制件当前截
图5-1 熔融沉积制造工艺的基本原理
面轮廓。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
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，如图5-2所示。一个喷头用于沉积 模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料 。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。
熔融沉积工艺使用的材料分为两部分：一类是成型材料，另一类是支撑材料。
第五章熔融沉积快速成型工艺
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
❖ 熔融沉积快速成型工艺对原型材料的要求：
材料的粘度 材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很
大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成型精度。 材料熔融温度
缺点：
◎ 成型件表面有较明显条纹 ◎ 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 ◎ 原材料价格昂贵 ◎ 需要对整个截面进行第扫五描章涂熔覆融沉，积成快形速成时型间工较艺长
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
FDM工艺与其它快速成型工艺方法的比较：
指标
SLA
LOM
SLS
FDM
成型速度
由于挤出时，喷头内部需要保持一定的压力才能将材料顺利挤出，挤出后材料丝一般会 发生一定程度的膨胀。如果材料收缩率对压力比较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷 嘴的名义直径相差太大，影响材料的成型精度。FDM成型材料的收缩率对温度不能太敏感， 否则会产生零件翘曲、开裂。
由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度 低、粘度低、粘结性好、收缩率第小五。章熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积（Fused Deposition Modeling，
FDM）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，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。
第五章熔融沉积快速成型图工5艺-1 熔融沉积制造工艺的基本原理
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
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
图5-2 双喷头熔融沉积工艺的基本原理
第五章熔融沉积快速成型工艺
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
2.熔融沉积成型工艺的特点
优点：
◎ 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 ◎ 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 ◎ 可直接制作彩色原型
快速成型与快速模具制造技术及其应用
机械工业出版社（第三版）
第五章 熔融沉积快速成型工艺
第五章熔融沉积快速成型工艺
第五章 熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，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。该工艺方法以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统的应用最为 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。此外，该公司推出的Dimension系列小型FDM 三维打印设备得到市场的广泛认可，仅2005年的销量就突破了1000台。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。
较快
快
较慢
较慢
原型精度
高
较高
较低
较低
制造成本
较高
低
较低
较低
复杂程度
复杂
简单
复杂
中等
零件大小 中小件
中大件
中小件
中小件
常用材料
热固性光敏树 纸、金属箔、 石蜡、塑料、
脂等
塑料薄膜等 金属、陶瓷等
粉末
第五章熔融沉积快速成型工艺
石蜡、尼龙、 ABS、低熔点
金属等
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。可 以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。 材料的粘结性
FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间往往是零件强度最薄弱的地方，粘结 性好坏决定了零件成型以后的强度。粘结性过低，有时在成型过程中因热应力会造成层与层 之间的开裂。 材料的收缩率