熔融沉积成型技术的应用
熔融沉积造型的特点及应用
熔融沉积造型的特点及应用
熔融沉积造型是一种制造复杂形状部件的金属成型工艺，它将熔化的金属通过喷嘴以高速喷出的方式沉积在零件上，在多次喷涂和冷却过程中逐渐形成所需形状。
其主要特点包括以下几个方面：
一、高度可塑性：熔融沉积造型技术可以制造复杂的外形和尺寸精度较高的零件，特别是大型和壁薄结构、内腔复杂和无法采用传统加工工艺加工的零件，如发动机进气道、涡轮叶片、化工设备、火箭发动机喷嘴等。
二、高效率：相比于其他传统材料加工工艺，熔融沉积造型加工速度快，一次沉积可以在几十秒内完成，而且可以同时制造多个零件，大大提高了生产效率。
三、高适应性：熔融沉积造型技术适用于多种金属，包括钢、铝、钛、铜、镍、钨等，而且可以通过控制沉积参数来实现对材料组织和性能的调节，进一步满足用户的需求。
四、环保节能：熔融沉积造型过程中不需要额外的材料和能量输入，所以具有很高的能源利用率和减少废料产生的优点。
熔融沉积造型技术在航空、航天、汽车、化工、医疗、造船等众多领域得到了广泛应用。
例如，飞机发动机涡轮叶片，燃气轮机叶片，是熔融沉积造型的重要应用领域。
由于熔融沉积造型具有高度的可控性和适应性，可以精确地控制金属沉
积在基体上的位置，可以制造各种尺寸、形状和材料的零件，符合航空航天、汽车等领域对材料力学性能的严格要求。
总之，熔融沉积造型技术是一种极具潜力的先进制造技术，可以有效地解决许多零件加工上的制造难题，具有广泛的应用前景。
第二章熔融沉积快速成型工艺
RP技术的现状
但是，在成形复杂中空的零件方面，CNC 切削机床是不能取代RP技术的，这种直接从 概念设计迅速转为产品设计的生产模式，必 然是21世纪中制造技术的主流。 随着科技的进步，RP技术还会大踏步地向 前发展，并将成为许多设计公司、制造公司、 研究机构和教育机构等采用的基本技术。
RP技术的发展趋势
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 表面缺陷
3.喷头起/停误差造成的缺陷 由于切片后的轮廓每一层都有许多封闭的边界， 每一个封闭的几何边界都存在起/停点，喷头的移 动速度和丝材的进给速率必须在喷头的起停点协 调一致，否则就会造成材料的过剩和不足。 正确的是：在喷头还未到达终点时，丝材进给 运动就停止，在背压的作用下，喷头仍在喷料， 直至喷头到达终点。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
4.不一致的丝径
材料在供给的过程中直径不是完全不变的， 当丝径有变化时，就会造成沉积材料的过剩 或者不足。 解决方法：控制成形室的温度，使其均匀 一直。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
5.丝材截面配置形式引起的空洞缺陷 堆积出的三维模型的内部结构特性主要取决于快 速制件空隙区域或丝料黏结的横截面环形区域的密 度。 对这两者影响最大的因素有：丝料挤出温度TE、 环境温度Tc、丝料与丝料间的空隙、丝料的流速和 截面配置方式。 前四个因素在成形过程中一般是不变的，改变的 只有截面配置方式。
熔融沉积成型技术原理
熔融沉积成型技术原理熔融沉积成型技术（Melt Deposition Modeling，MDM）是一种先进的快速成型技术，它利用高能激光束或电子束将金属粉末熔融成型，逐层堆积，最终形成所需的零件。
这种技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍熔融沉积成型技术的原理及其应用。
首先，熔融沉积成型技术的原理是基于金属粉末的熔融堆积。
在成型过程中，激光束或电子束对金属粉末进行瞬间加热，使其熔化成液态金属，然后在特定的位置上进行凝固，形成一层固态金属。
接着，工作台下降一个层次，再次喷射金属粉末，重复上述过程，直至整个零件成型。
这种逐层堆积的方式使得熔融沉积成型技术能够制造出复杂形状的零件，且具有较高的成型精度。
其次，熔融沉积成型技术的原理还包括材料的选择和热力学特性的控制。
在选择材料时，需要考虑金属粉末的熔点和热导率等因素，以确保在激光束或电子束的作用下能够快速熔化和凝固。
同时，需要控制金属粉末的喷射速度、激光束或电子束的功率和扫描速度等参数，以使得每一层的成型质量得到保障。
最后，熔融沉积成型技术的原理还涉及到成型过程中的温度控制和残余应力的消除。
由于金属粉末的熔化和凝固过程是在极短的时间内完成的，因此需要对成型区域进行精确的温度控制，以避免出现裂纹和变形等缺陷。
同时，还需要对成型后的零件进行热处理等工艺，以消除残余应力，提高零件的稳定性和耐久性。
总之，熔融沉积成型技术的原理是基于金属粉末的熔融堆积，通过控制材料特性、热力学参数和成型过程中的温度和应力等因素，实现对复杂零件的高效成型。
这种技术具有成型速度快、成本低、适用性广等优点，将在未来的制造业中发挥重要作用。
熔融沉积制造加工范围
熔融沉积制造加工范围熔融沉积制造（Additive Manufacturing, AM）是一种以一层一层的方式创建物体的制造技术。
它通过将原材料（能够熔化的材料，例如金属粉末或塑料颗粒）在三维空间中精确地熔化和凝固，从而逐渐构建出最终的产品。
熔融沉积制造技术的范围非常广泛，它可以应用于许多不同领域和行业。
熔融沉积制造技术在航空航天领域具有广泛应用。
通过这种制造方法，可以制造出复杂结构和轻量化的航空零部件，如发动机喷嘴、涡轮叶片和航空航天器组件。
熔融沉积制造技术的高精度和快速性使得在航空航天领域中可以更容易地制造出符合设计要求的复杂零件。
熔融沉积制造技术也在医疗领域中得到广泛应用。
通过该技术，可以制造出个性化的医疗器械和人工假体。
例如，可以根据患者的具体需求和解剖结构来制造手术导板、人工关节和牙科种植体。
这为医生提供了更好的治疗方案，并提高了患者的治疗效果和生活质量。
熔融沉积制造技术还被广泛应用于汽车制造行业。
通过该技术，可以制造出复杂的车身结构和高性能的发动机部件。
熔融沉积制造技术可以提供更高的生产效率和更灵活的设计选择，同时减少了材料浪费和能源消耗。
另外，熔融沉积制造技术还在工业设计和消费品制造领域中得到广泛应用。
通过该技术，可以制造出个性化的产品，如首饰、鞋子和眼镜等。
熔融沉积制造技术可以为消费者提供独特的产品选择，并减少了供应链中的环节和成本。
熔融沉积制造技术的应用范围非常广泛。
它在航空航天、医疗、汽车和消费品制造等领域中都有重要的应用价值。
随着科技的不断发展和创新，熔融沉积制造技术将继续扩大其应用范围，并为各行各业带来更多的机遇和挑战。
熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术（MeltDepositionModeling，简称MDM）是一种制造准确尺寸、具有复杂几何形状的复合材料零件的新技术。
在过去几十年里，MDM技术得到了快速发展，其制造的产品的性能也得到了极大的提高。
近年来，MDM技术也被广泛应用于航空航天、汽车、电气、电子、石油化工和其他工业领域。
MDM技术的原理是将金属、陶瓷或其他材料融化，然后将其均匀地沉积到模具中，并在模具内形成一种紧密的复合构件。
MDM技术因其制造出的产品具有高精度、轻重质薄、结构合理、尺寸精确、形状多样等特点，被用于制造精密加工部件。
MDM技术的核心是层压过程，除此之外，MDM过程还包括定位准备、模具内表面处理和复合材料成型等工序。
该过程需要控制层压温度、前熔解和后固化条件以及材料流动率和模具表面温度等参数，以达到定量控制材料沉积精度的要求。
MDM技术利用多种自动控制系统实现精确的模具管理、材料运行控制和模具表面的温度控制，大大提高了材料加工的精度和制造的效率。
此外，由于MDM过程可以自动调节模具内材料的厚度和几何形状，因此可以减少材料的浪费，降低成本。
MDM技术的发展受到了材料科学、机械加工、电子技术、自动控制和计算机辅助设计等多学科的支持和努力。
未来，MDM技术将更加深入地开发和应用，满足不断变化的技术需求，为我们带来更多的服务和便利。
综上所述，MDM技术是一种新型技术，其优点是可以制造出具有高精度和复杂几何形状的复合材料零件，同时可以实现自动控制、节能减排和材料浪费减少等效果。
MDM技术的发展也受到了不同学科的支持和努力，未来将更加普及应用，受到更多技术领域的青睐。
熔融堆积式3d打印原理
熔融堆积式3d打印原理熔融堆积式3D打印原理随着科技的不断发展，3D打印技术已经成为了一种非常热门的制造技术。
在众多的3D打印技术中，熔融堆积式3D打印技术是最常见也是最常用的一种。
本文将介绍熔融堆积式3D打印的原理及其应用。
熔融堆积式3D打印技术，又称为熔融沉积成型技术，是一种将原材料通过加热熔化，然后通过喷嘴一层层地堆积成三维物体的制造技术。
其原理主要包括材料的熔化、喷嘴的运动控制以及物体的层层堆积。
下面将逐一介绍这些原理。
材料的熔化是熔融堆积式3D打印的关键步骤。
根据不同的材料，可以选择不同的加热方式。
常见的材料包括塑料、金属、陶瓷等。
对于塑料材料，通常采用加热丝材料，将其加热至熔点以上，使其熔化成液态状态。
而对于金属材料，则需要采用激光或电子束等高能源进行加热，使其达到熔化状态。
熔化后的材料通过喷嘴喷射出来。
喷嘴的运动控制也是熔融堆积式3D打印的关键技术之一。
喷嘴的运动轨迹需要精确控制，以确保打印出的物体形状准确。
通常，喷嘴的运动控制通过计算机控制系统来实现。
计算机根据设计的三维模型，将其转化为一系列的二维切片，然后通过控制喷嘴在各个切片上进行移动，将材料一层层地堆积起来，最终形成一个完整的三维物体。
物体的层层堆积是熔融堆积式3D打印的核心原理。
在喷嘴不断喷射熔化的材料的同时，工作台也在不断向下移动，使得每一层的材料都能够准确地叠加在上一层之上。
这样，随着每一层的叠加，一个完整的三维物体就逐渐被构建出来。
整个过程中，计算机控制系统实时监测和控制喷嘴的运动以及工作台的移动，以保证打印出的物体尺寸和形状的准确性。
熔融堆积式3D打印技术具有许多优点。
首先，它能够制造复杂形状的物体，无论是内部结构还是外部形貌都能够精确还原。
其次，由于材料的堆积是逐层进行的，因此可以实现对物体的局部加固，提高物体的强度和稳定性。
此外，熔融堆积式3D打印技术还具有材料浪费少、制造周期短、成本低等特点，可以满足快速制造的需求。
熔融沉积成型技术(二)
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。
熔融沉积成型技术原理
熔融沉积成型技术原理熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）是一种常见的3D打印技术，也被称为熔融沉积制造。
它是一种将熔融的材料通过喷嘴逐层沉积，最终构建出三维实物的方法。
本文将介绍熔融沉积成型技术的原理及其应用。
熔融沉积成型技术的原理主要分为四个步骤：建模、切片、预处理和成型。
建模是指使用计算机辅助设计（CAD）软件创建三维模型。
这个模型可以是从零开始设计，也可以是从现有的物体扫描或下载。
在建模过程中，可以对模型进行编辑、调整和优化，以确保最终打印出来的物体满足需求。
接下来，切片是将三维模型切割成一层层的二维切片，每个切片都代表了打印出来的一层。
切片软件通常会根据所选的打印参数，例如层高、填充密度等，生成适合打印的切片图像。
然后，预处理是指对切片图像进行处理，以便将其转换为打印机可以理解的指令。
这些指令包括控制打印机的运动、温度和材料供给等。
预处理软件会将每个切片图像转换为打印机可以执行的指令序列，这些指令将用于控制打印机的运动和材料的沉积。
成型是指将熔融的材料通过打印头逐层沉积到打印平台上，逐渐构建出最终的三维实物。
打印头通常会加热并将材料推送到沉积区域，使其熔化并与前一层的材料粘合在一起。
随着打印头的运动，材料会逐渐沉积，从而形成一个完整的三维物体。
熔融沉积成型技术具有许多优点，使其在各个领域得到广泛应用。
首先，它可以实现快速、准确和经济高效的原型制作。
相比传统的制造方法，熔融沉积成型技术可以大大缩短产品的开发周期，节省制造成本。
熔融沉积成型技术可以制造复杂的几何形状和内部结构。
由于打印是逐层进行的，因此可以实现更多细节和内部空间，这是传统制造方法无法实现的。
这使得熔融沉积成型技术在医疗、航空航天和汽车等行业中具有广阔的应用前景。
熔融沉积成型技术可以使用多种材料，如塑料、金属和陶瓷等。
这种多材料选择的灵活性使得熔融沉积成型技术在不同行业和应用中具有广泛的适应性。
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课堂导入
运用FDM技术打印的哨子
运用FDM技术打印的的汽车Strati
运用FDM技术打印的下颌骨
3
讨论：根据你所了解的说一说，
FDM技术目前可应用到哪些行业 和领域？
4
本节 知识点
1 在教育领域的应用
2 在工业领域的应用
3 在其他行业的应用
14
3D打印食品
15
模块三 熔融堆积成型
3.5 熔融沉积成型技术的发展方向
16
FDM打印技术发展方向
精密化
智能化
通用化
便捷化
17
直接面向产品的制造
提升3D打印的效率和精 度，制定连续、大件、 多材料的工艺方法，提 升产品的质量与性能。
集成化与智能化发展
使CAD/RP等相关软件一 体化，工件设计与制造 无缝对接，设计人员通 过网络控制远程制造。
通用化
减小机器体型，降低成 本，操作简单化，使之 更适应设计与制造一体 化和家庭应用的需求。
拓展应用领域
3D打印技术在未来的发展空间， 很大程度上由其是否具有完整 的产业链决定，包括设备制造、 材料研发与加工、软件设计以 及服务商，若应用没有跟上， 反过来就会限制技术的发展。
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& 课堂讨论与作业
小臂镂空夹具 PA材料打印的手术导板
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在工艺品制作领域
FDM技术可以将所设计工艺品的三维 数据模型快速转变为实体模型，检验 设计产品的安全性和美观性等。
在饮食行业
3DSystems公司宣布与著名巧克力品牌好时 合作，开发全新的食物3D打印机，通过将巧 克力、糖果等零食原材料熔化挤压成型，最 终打印成所设计的形状。
利用FDM 3D打印技术对耳机、水壶、洒水器构件进行装配验证
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FDM技术用于 零件的加工
3D打印技术与通过零件拼装及切割、焊接技 术制造产品的传统制造业有很大不同，摒弃了 以去除材料为主要形式的传统加工方法。FDM 采用塑料、树脂或低熔点金属为材料，可便捷 地实现几十件到数百件数量零件的小批量制造， 并且不需要工装夹具或模具等辅助工具的设计 与加工，大大降低了生产成本。
FDM 3D打印技术加工的空客直升机（AH） 的功能性部件
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3.在其他行业 的应用
FDM技术凭借其多方面的优势，不仅 在工业上广泛使用，而且在生物医学、 考古、工艺品制作以及饮食等行业也 得到很好的使用。
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在生物医学领域
根据扫描等方法得到的人体数据，利用FDM 技术制造出人体局部组织或器官的模型，可 以在临床上用于复杂手术方案的确定，即制 造解剖学体外模型，也可以制造组织工程细 胞载体支架结构（人体器官），即作为生物 制造工程中的一项关键技术。
1. 你觉得目前FDM 3D打印发展的应用领域，存在哪些问 题，请举出一两个例子来说明？ 2. 分组在网上搜集更多关于熔融沉积制造成型技术的资 料，整理成报告向全班同学做汇报。
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微信公众号：华唐集团
4 应用事例
5 FDM技术的发展方向
5
1. 在教育领域 的应用
FDM成型技术走进课堂，能让学生在 创新能力和动手实践能力上得到训练， 将学生的创意、想象变为现实，培养 学生动手和动脑的能力，从而实现学 校培养方式的变革。
6
FDM 3D打印技术在教学中的应用
7
FDM 3D打印技术制作的教学模型
8
2.在工业领域 的应用
FDM作为一项先进制造技术，它可以在 舍弃传统加工工具（如刀具，工装夹具 等）的情况下，直接使用产品三维数据， 快速、直接、精确地将虚拟的数据模型 转化为具有一定功能的实体模型，实现 复杂形状的产品制造。
9
FDM技术用于 产品开发
利用FDM技术，能够快速制造出模具 样品，方便验证产品设计的合理性， 不仅缩短了产品的研发周期，还减少 了研发成本。