熔融沉积快速成型工艺
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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。
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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。
熔融沉积快速成型
采用FDM工艺制作玩具水枪
8.3
FDM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， Mizuno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，设计出的新高尔夫球头用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
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。ຫໍສະໝຸດ 仿真动画2.2工艺过程
• FDM快速成型的过 程包括:设计三维CAD 模型、CAD模型的近 似处理、对STL文件 进行分层处理、造型、 后处理。如图所示。
快速成型的过程
1 设计CAD三维模型 设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软 件设计出三维CAD模型。常用的设计软件有: UG ,Pro/Engineering，Solidworks，，AutoCAD，等。 2 三维模型的近似处理 用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL格 式的三维近似模型文件。许多常用的CAD设计软件都具 有这项功能。 3 STL文件的分层处理 由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加 而成的。所以必须将STL格式的三维CAD模型转化为快 速成型制造系统可接受的层片模型。片层的厚度范围 通常在0.025~0.762之间。
FDM-Genisys Xs
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。
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。
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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。
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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。
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。
fdm成型工艺过程
FDM成型工艺过程1. 简介FDM成型工艺，即熔融沉积成型工艺（Fused Deposition Modeling），是一种常用的快速成型技术，它利用热塑性材料在加热条件下通过喷嘴层层沉积，逐渐构建出三维实体物体。
本文将对FDM成型工艺的过程进行全面、详细、完整的探讨。
2. FDM成型工艺过程FDM成型工艺过程主要分为以下几个步骤：2.1 设计模型在开始FDM成型工艺之前，首先需要进行模型的设计。
可以使用计算机辅助设计（CAD）软件来创建三维模型，也可以使用现成的模型文件。
设计模型需要考虑到所选择的材料的特性和打印机的工作范围。
2.2 切片切片是将设计好的三维模型切分成一层一层的二维截面的过程。
切片时需要考虑到打印机的层厚和喷嘴直径等参数。
切片软件可以将三维模型转换为打印机可以理解并执行的指令。
2.3 准备材料准备材料是指选择适合的热塑性材料，并将其转化为打印机可以使用的形式。
一般情况下，FDM打印机使用的材料是细丝状的塑料材料，如ABS、PLA等。
这些材料通常以线圈的形式出售，需要通过特殊的进料装置将其输送到打印机的喷嘴中。
2.4 设置打印参数在开始打印之前，需要根据所选择的材料和设计模型来设置打印参数。
打印参数包括打印温度、喷嘴移动速度、填充密度等等。
这些参数会影响到打印结果的质量和耐久性。
2.5 打印一切准备就绪后，就可以开始打印了。
FDM打印机通过控制喷嘴的运动和温度来逐层地将热塑性材料喷出，并在构建台上逐渐堆叠起来。
打印的速度取决于喷嘴移动的速度和填充密度等参数设置。
2.6 后处理打印完成后，需要进行一些后处理工作。
首先，需要将打印件从构建台上取下，并清理打印件表面的支撑结构。
其次，可以对打印件进行打磨、涂漆等表面处理，以提高外观质量。
最后，需要进行一些必要的质量检验，确保打印件符合设计要求。
3. FDM成型工艺的优缺点3.1 优点•FDM成型工艺设备简单、易操作，成本相对较低。
•FDM打印机可以使用多种材料，适用于不同的应用领域。
@5熔融沉积快速成型工艺
SLA 成形速度 成形精度 制造成本 复杂程度 零件大小 常用材料 较快 较高 较高 中等 中小件 热固性光 敏树脂 LOM 快 较高 低 中等 中大件 纸、金属 箔、塑料 薄膜 SLS 较慢 较低 较低 复杂 中小件 FDM 较慢 较低 较低 中等 中小件
石蜡、塑 石蜡、尼 料、金属、龙、ABS、 陶瓷粉末 低熔点金 等 属等
材 料 及 设 备
第5章 熔融沉积快速成型工艺
5.2
MEM快速成型机 控制软件
材 料 及 设 备
运动参数 喷头参数
路径参数
基底参数 工作台参数
第5章 熔融沉积快速成型工艺
5.3
工 艺 过 程
（a）三维模型设计及STL文件输出； （b）使用分层处理软件进行分层处理； （c）原型制作 成型材料及成形室预热 读入层片模型 设置加工参数（挤出速度、填充速度等）
材 料 及 设 备
驱动器 驱动器
电机 X 电机 Y
测温元件
驱动器 驱动器
电机 Z
送丝电机 检测系统 成型室温控器
测温元件
压力控制系统
加热元件
控制系统原理图
第5章 熔融沉积快速成型工艺
5.2
MEM快速成型机 设备结构简介 2.控制系统
数控卡：采用美国Deltau公司PC104总线四轴运动控制卡－PMAC 2。 数控卡主要完成对XYZ轴电机，喷头等的运动控制以及系统 的检测。 运动系统：X和Y运动单元由伺服控制器、AC伺服驱动器、AC伺服电机 和传动导向机构四部分构成。Z向运动单元由步进控制器、 直流步进驱动器、步进电机和传动导向机构四部分构成。 喷头压力控制系统由步进电机及传动部件构成。 温控系统：温控系统由加热器、温度传感器和智能温度控制表组成。 温度控制精度为±2℃。
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会在制件表面留下一些毛刺和小凹坑。
ห้องสมุดไป่ตู้
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 1.环形填充式的中线空洞和光栅填充式的半 周界空洞
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 在采用圆环形填充方式来填充时，可以将 每一层截面划分成多个环形面，如果采用由 外向内填充，当所剩区域的宽度小于一个路 宽时，就认为环形面已经填充完毕，喷嘴将 移动到其它为填充的环形面区域。所以，不 可能使设置的路宽正好将所填充的环形面全 部填满，因而，在环形面的中心处常常留下 一个狭长的空洞。
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 内部缺陷
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 解决方法：改变环形填充的算法，要求有不 完整的填充环出现，也就是说允许宽度小于 一个路宽时，继续填充。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 在采用光栅填充方式时，喷头在周界的转 角处，存在一个急转弯的运动轨迹，就像骑 自行车时，本来是沿着直道走，突然前边有 个拐弯处，这时并没有刹车，所以在急转弯 处会有很大的向心力，运动轨迹就是一条曲 线，这样，在喷头的转弯处就会有不足的材 料填充，形成半周界的空洞。
❖ （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。
软件系统
❖ 软件系统由几何建模和信息处理组成。 ❖ （1）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。 ❖ （2）信息处理单元主要完成STL文件处理、 截面层文件生成、填充计算，数控代码生成 和对成形系统的控制。
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。
第二章
熔融沉积快速成型 （丝状材料选择性熔覆 ）
概述
❖ 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Manufacturing，简称FDM），又称熔融沉积 造型。
❖ 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 ％。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 解决办法：在光栅与周界的转角处增加材料 的流动速率或者改变光栅在转角处的路径。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 2.路间缺陷 ❖ 两种形式：
❖ 一是在相邻的两个路间没有物理接触，形成 空洞缺陷，这个缺陷容易观察到；
❖ 二是在相邻的两个路间有物理接触，但黏结 的不牢，这种接触不容易发现，会影响制件 的强度。
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。
等单元组成，多采用模块化设计，各个单元相 互独立。
❖ 运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且 运动单元的精度决定了整机的运动精度。
❖ 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。
硬件系统
❖ 研究FDM的主要有Stratasys公司和Med Modeler 公司。此外，清华大学推出了MEM机 型。
快速成型原理
❖ 叠加法：
FDM成形的基本原理
❖ FDM工作原理类似于 标花蛋糕的制作。
❖ 1.丝状热塑性材料材料 由供丝机构送进喷头， 在喷头中加热到熔融态。
FDM成形的基本原理
❖ 2.熔融态的丝状材料被 挤压出来，按照计算机 给出的截面轮廓信息， 随加热喷头的运动，选 择性地涂覆在工作台的 制件基座上，并快速冷 却固化。
FDM快速成形技术的支撑
❖ 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。
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，
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快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 1.环形填充式的中线空洞和光栅填充式的半 周界空洞
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 在采用圆环形填充方式来填充时，可以将 每一层截面划分成多个环形面，如果采用由 外向内填充，当所剩区域的宽度小于一个路 宽时，就认为环形面已经填充完毕，喷嘴将 移动到其它为填充的环形面区域。所以，不 可能使设置的路宽正好将所填充的环形面全 部填满，因而，在环形面的中心处常常留下 一个狭长的空洞。
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 内部缺陷
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 解决方法：改变环形填充的算法，要求有不 完整的填充环出现，也就是说允许宽度小于 一个路宽时，继续填充。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 在采用光栅填充方式时，喷头在周界的转 角处，存在一个急转弯的运动轨迹，就像骑 自行车时，本来是沿着直道走，突然前边有 个拐弯处，这时并没有刹车，所以在急转弯 处会有很大的向心力，运动轨迹就是一条曲 线，这样，在喷头的转弯处就会有不足的材 料填充，形成半周界的空洞。
❖ （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。
软件系统
❖ 软件系统由几何建模和信息处理组成。 ❖ （1）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。 ❖ （2）信息处理单元主要完成STL文件处理、 截面层文件生成、填充计算，数控代码生成 和对成形系统的控制。
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。
第二章
熔融沉积快速成型 （丝状材料选择性熔覆 ）
概述
❖ 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Manufacturing，简称FDM），又称熔融沉积 造型。
❖ 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 ％。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 解决办法：在光栅与周界的转角处增加材料 的流动速率或者改变光栅在转角处的路径。
快速成形制件可能出现的 内部缺陷
❖ 2.路间缺陷 ❖ 两种形式：
❖ 一是在相邻的两个路间没有物理接触，形成 空洞缺陷，这个缺陷容易观察到；
❖ 二是在相邻的两个路间有物理接触，但黏结 的不牢，这种接触不容易发现，会影响制件 的强度。
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。
等单元组成，多采用模块化设计，各个单元相 互独立。
❖ 运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且 运动单元的精度决定了整机的运动精度。
❖ 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。
硬件系统
❖ 研究FDM的主要有Stratasys公司和Med Modeler 公司。此外，清华大学推出了MEM机 型。
快速成型原理
❖ 叠加法：
FDM成形的基本原理
❖ FDM工作原理类似于 标花蛋糕的制作。
❖ 1.丝状热塑性材料材料 由供丝机构送进喷头， 在喷头中加热到熔融态。
FDM成形的基本原理
❖ 2.熔融态的丝状材料被 挤压出来，按照计算机 给出的截面轮廓信息， 随加热喷头的运动，选 择性地涂覆在工作台的 制件基座上，并快速冷 却固化。
FDM快速成形技术的支撑
❖ 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。
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，