FDM(熔融沉积制造)
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支撑结构类型
fdm支撑结构类型
FDM（熔融沉积制造）技术的支撑结构类型主要有两种：易于剥离支撑结构和水溶性支撑结构。
1. 易于剥离支撑结构：这种支撑结构是由手工将支撑从工件表面剥离以移除。
当考虑不损坏工件表面，并且必须容易进入和接近细小特征时，这种支撑结构是理想的选择。
2. 水溶性支撑结构：这种支撑结构是使用水溶性材料，可以分解于碱性水溶剂的解决方案。
与易于剥离支撑结构不同，水溶性支撑可以任意坐落于工件深处地嵌壁式的区域，或是接触于细小特征，因为机械式的移除方式是可以不加考虑的。
此外，水溶性支撑可以保护细小特征。
如需了解更多关于FDM支撑结构的信息，建议咨询专业人士或查阅相关书籍。
熔融沉积制造
图1 FDM 工艺原理图
2 FDM 快速成型工艺的过程
• 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2 所示。
图2 快速成型的过程
三.FDM工艺特点——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
三.FDM工艺特点——缺点
成型件的表面有较明显的条纹 。 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。 沿成型轴垂直方向的强度比较弱。 原材料价格昂贵。
五.FDM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。
熔融沉积制造（FDM）
计辅3111
1.概念
压并沉积在 指定的位置凝固成型，逐层沉 积·凝固后形成整个原型或零件。 这一技术又称为熔化堆积法·熔 融挤出成模等。
2.工艺原理及其过程
• 如图1 所示。快速成型机的加热喷头受计算 机控制，根据水平分层数据作x - y 平面运 动。丝材由送丝机构送至喷头，经过加热、 熔化，从喷头挤出粘结到工作台面，然后 快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工 作台下降一层的高度，再继续进行下一层 的造型。如此重复，直至完成整个实体的 造型。每层的厚度根据喷头挤丝的直径大 小确定。
fdm成型工艺
fdm成型工艺FDM成型工艺FDM（Fused Deposition Modeling）是一种常见的3D打印技术，也被称为熔融沉积造型。
它是一种快速成型技术，通过将熔融的材料层层堆叠，逐渐构建出三维物体。
FDM成型工艺在各个领域都有广泛的应用，例如制造业、医疗领域、建筑设计等。
FDM成型工艺的基本原理是：首先，通过计算机辅助设计（CAD）软件创建一个三维模型。
然后，将这个模型输入到FDM打印机中进行处理。
FDM打印机使用热塑性材料，如ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）或PLA（聚乳酸），将其加热到熔化点，然后将熔融材料通过喷嘴层层堆叠在工作台上。
每一层的形状是根据模型的截面轮廓来确定的。
打印机在每一层完成后，会自动移动到下一层，并重复这个过程，直到整个物体打印完成。
FDM成型工艺的优点之一是材料选择的灵活性。
不同的打印机可以使用不同的材料，以适应不同的应用需求。
例如，ABS材料具有较高的强度和耐热性，适用于制造工业零部件；而PLA材料则更适合用于制作生物可降解的模型或原型。
此外，FDM打印机还可以使用多种颜色的材料，使得打印出的物体具有更丰富的外观。
然而，FDM成型工艺也存在一些挑战和局限性。
首先，打印速度相对较慢，因为每一层都需要逐一堆叠，并且需要等待材料冷却固化。
其次，FDM打印机的精度受到一些因素的影响，如喷嘴直径、层高和打印速度。
这可能导致打印出的物体表面粗糙或出现细微的缺陷。
此外，FDM打印机通常只能打印单色或多色的物体，而无法实现复杂的纹理或图案。
尽管如此，FDM成型工艺仍然具有许多应用的潜力。
在制造业中，FDM打印机可以用于制造零部件的快速原型制作，从而加快产品开发周期。
在医疗领域，FDM成型工艺可以用于制造个性化的医疗器械和假体，以满足患者的特殊需求。
在建筑设计中，FDM打印机可以用于制造建筑模型和样品，帮助设计师更好地展示和沟通他们的设计想法。
FDM成型工艺是一种快速成型技术，通过堆叠熔融材料逐渐构建出三维物体。
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。
fdm测试标准
fdm测试标准
FDM是指熔融沉积成型技术，也称为熔丝沉积成型。
在FDM制造过程中，需要对产品进行测试和验证，以确保其质量符合要求。
以下是一些常见的FDM测试标准：
1. ASTM D638-14a：用于测量塑料拉伸强度和断裂伸长率的标准测试方法。
2. ASTM D790-17：用于测量塑料屈服强度、模量和断裂强度的标准测试方法。
3. ASTM D256-10：用于测量塑料缺口冲击强度的标准测试方法。
4. ASTM D648-17：用于测量非加强热固性塑料玻璃化温度的标准测试方法。
5. ISO 178：用于测量塑料弯曲强度和模量的国际标准。
这些标准可以帮助制造商评估FDM制造过程中的产品质量，并检查其是否符合设计要求。
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。
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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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。
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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。
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（4）FDM在福特公司的应用
福特公司常年需要部件的衬板，当部件从一厂到另一厂的运输过程中， 衬板用于支撑、缓冲和防护。衬板的前表面根据部件的几何形状而改变。福特公 司一年间要采用一系列的衬板，一般地，每种衬板改型要花费成千万美元和12周 时间制作必需的模具。新衬板的注塑消失模被联合公司选作生产部件后，部件的 蜡靠模采用FDM制作，制作周期仅3天。其间，必须小心的检验蜡靠模的尺寸，测 出模具收缩趋向。紧接着从铸造石蜡模翻出A2钢模，该处理过程将花费一周时间。 模具接着车削外表面，划上修改线和水平线以便机械加工。
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。
现代公司计划再安装第二套RP快速原型系统，并仍将选择FDM Maxum， Tae Sun Byun说：“该系统完美地符合我们的设计要求，并能在30个月内收回成 本。”
现代汽车公司采用FDM精工品艺课件制作的某车型的仪表盘
实际上，FDM工艺的应用除了上述提及的在汽车领域的应用外，在 其他领域的应用也是十分广泛的，下图给出了采用FDM工艺制作的多种原型。
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。
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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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。
电动工具
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抗冲精品击课件构件
空调部件
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耐精高品温课件构件
汽车保险杠
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小齿轮
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（1）FDM在日本丰田公司的应用
丰田公司采用FDM工艺制作右侧镜支架和四个门把手的母模，通过快速模具 技术制作产品而取代传统的CNC制模方式，使得2000 Avalon车型的制造成本显著 降低，右侧镜支架模具成本降低20万美元，四个门把手模具成本降低30万美元。 FDM工艺已经为丰田公司在轿车制造方面节省了200万美元。
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一、熔融沉积工艺的基本原理
熔融沉积又叫熔丝沉积，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：
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四、熔融沉积快速成型技术的应用
FDM快速成型技术已被广泛应用于汽车、机械、航空航天、家电、通讯、电 子、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程，如产品外观评估、方案选择、装 配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计以及少量产品制造等， 也应用于政府、大学及研究所等机构。用传统方法须几个星期、几个月才能制造 的复杂产品原型，用FDM成型法无需任何刀具和模具，瞬间便可完成。
采用FDM工艺制作玩具水枪
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（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设计验证，一旦设计定型，FDM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 杆整个开发周期在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程中起决定性作用的组成部分。
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（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。