3D打印技术3.4-3.5 熔融沉积成型技术的应用
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。
3D打印技术的原理与应用
3D打印技术的原理与应用随着科技的不断进步和创新，3D打印技术成为近年来备受关注和研究的热门话题。
作为一种革命性的制造技术，3D打印不仅在制造业领域引起了巨大的变革，还在医疗、建筑、艺术等领域得到了广泛的应用。
本文将从原理和应用两个方面进行探讨，以帮助读者更好地了解3D打印技术。
首先，我们来了解一下3D打印技术的原理。
3D打印，也被称为增材制造，是一种通过逐层加料的方式构建物体的制造方法。
它的核心原理是从数字模型出发，将物体切成薄层，并逐层堆叠打印材料，最终组装成完整的物体。
3D打印涉及到多个技术和过程，其中最常见的是熔融沉积和光固化。
熔融沉积是最常见的3D打印技术之一，它使用可熔融的打印材料，如塑料或金属，通过加热将其熔化成液态，并通过喷嘴或挤出机将熔融材料一层一层地堆积到底板上。
每一个薄层的形状和大小由计算机程序精确控制，使得最终打印出来的物体符合预定的形状和尺寸。
光固化则是利用紫外线或其他光源对光敏材料进行照射，使其在光的作用下发生固化反应。
光固化3D打印技术通常使用液态光敏材料，这种材料在受到光照射后会发生固化，形成一个薄层。
随后，打印平台会下降一个层厚，再次进行光照固化，如此重复直到打印出完整的物体。
值得注意的是，3D打印不仅可以使用塑料和金属等常见材料，还可以利用生物材料打印出生物组织，例如人工骨骼和人工器官等。
这些生物可打印材料有助于医学领域的发展，为细胞治疗和组织工程提供了新的可能性。
现在，我们来看看3D打印技术广泛应用于哪些领域。
首先是制造业。
传统的制造过程需要制造多个零部件，然后进行组装。
而使用3D打印技术，可以直接打印出整个物体，大大简化了制造过程，提高了生产效率。
此外，3D打印还可以实现个性化定制，为消费者提供更加个性化和定制化的产品。
其次是医疗领域。
3D打印在医疗领域的应用越来越广泛。
它可以用于打印人工假体，如人工骨骼和人工关节。
利用3D打印技术，医生可以根据患者的具体情况打印出合适的假体，从而更好地帮助患者恢复功能。
3d打印熔融沉积成型原理
3d打印熔融沉积成型原理
3D打印熔融沉积成型是一种快速原型制造技术，其原理是将熔化的材料通过打印头喷射到建造平台上逐层堆叠形成物体。
下面将详细介绍3D打印熔融沉积成型的原理以及其工作流程。
原理：
3D打印熔融沉积成型的原理是通过CAD(计算机辅助设计)软件
将三维模型切片成数百或数千层，然后将这些层逐层打印出来。
打印时，打印头将熔化的材料喷射到建造平台上，一层层堆积成所需的
3D模型。
在打印过程中，打印头会按照预设的路径移动，同时喷射材料，形成连续的图层，最终形成一个完整的3D模型。
工作流程：
3D打印熔融沉积成型的工作流程包括以下几个步骤：
1. 设计模型：首先需要使用CAD软件设计所需的3D模型，可以通过手动绘制或扫描现有物体得到。
2. 切片：将设计好的3D模型进行切片处理，将其分成数百或数千个非常薄的水平层。
3. 准备材料：根据所需的3D模型，选择适当的材料，如ABS, PLA, NYLON等。
4. 打印：将所选的材料放入3D打印机中，启动打印程序，打印头将逐层喷射熔化的材料。
5. 完成打印：当所有图层都打印完成后，将建造平台取出，清除支撑结构和残余材料，最终得到一个完整的3D模型。
总结：
3D打印熔融沉积成型是一种快速、灵活、低成本的原型制造技术。
其工作原理和工作流程都相对简单，只需设计好3D模型并选择适当的材料，就可以通过3D打印机将所需物体快速打印出来。
随着3D打印技术的不断发展，它将在许多领域得到广泛应用，如医疗、航空、建筑等。
熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling, FDM）是上世纪八十年代末，由美国Stratasys公司的斯科特·克伦普（Scott Crump）发明的技术，是继光固化快速成型（SLA）和叠层实体快速成型工艺（LOM）后的另一种应用比较广泛的3D打印技术。
1992年，Stratasys公司推出世界上第一款基于FDM技术的3D打印机--“3D造型者（3D Modeler）”，标志着FDM技术步入商用阶段。
国内方面，对于FDM技术的研究最早在包括清华大学、西安交大、华中科大等几所高校进行，其中清华大学下属的企业于2000年推出了基于FDM技术的商用3D打印机，近年来也涌现出多家将3D打印机技术商业化的企业。
2009年FDM关键技术专利到期，各种基于FDM技术的3D打印公司开始大量出现，行业迎来快速发展期，相关设备的成本和售价也大幅降低。
数据显示，专利到期之后桌面级FDM打印机从超过一万美元下降至几百美元，销售数量也从几千台上升至几万台。
FDM的工作原理是，将丝状的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴（直径一般为0.2～0.6mm），在计算机控制下，喷头根据3D模型的数据移动到指定位置，将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固。
材料被喷出后沉积在前一层已固化的材料上，通过材料逐层堆积形成最终的成品。
FDM的丝状线材FDM 3D打印机及其打印的物品（图片来源：3D Systems）FDM打印工作平台在打印机工作前，先要设定三维模型各层的间距、路径的宽度等数据信息，然后由切片引擎对三维模型进行切片并生成打印移动路径。
在计算机控制下，打印喷头根据水平分层数据作X轴和Y轴的平面运动，Z轴方向的垂直移动则由打印平台的升降来完成。
同时，丝材由送丝部件送至喷头，经过加热、熔化，材料从喷头挤出黏结到工作台面上，迅速冷却并凝固。
这样打印出的材料迅速与前一个层面熔结在一起，当每一个层面完成后，工作台便下降一个层面的高度，打印机再继续进行下一层的打印，一直重复这样的步骤，直到完成整个物体的打印。
3D打印技术中的光固化和熔融沉积原理
3D打印技术中的光固化和熔融沉积原理随着科技的不断进步和发展，3D打印技术逐渐发展成为一种应用广泛的制造技术。
其中，光固化和熔融沉积是两种常见的打印原理。
接下来，我们将分别介绍这两种原理的基本概念和应用情况。
光固化原理光固化是一种通过紫外光（UV）或激光光束来照射和固化光敏树脂的打印原理。
它是一种非接触式的打印方式，通过逐层堆积固化的树脂材料来构建3D模型。
光固化技术尤其适用于制造小尺寸、高精度和复杂的产品，如珠宝、医疗设备和工艺品等。
在光固化打印中，首先需要建立3D模型的CAD文件，并将其转换为STL格式。
然后，将STL文件导入到打印机的软件中，并使用打印机的控制软件来将模型分层。
接下来，通过打印机的激光束或UV光线来照射光敏树脂，并在照射区域形成一层固化的树脂。
这个过程会重复多次，直到构建出完整的3D模型。
光固化技术的优点是可以制造出高精度和复杂的产品，并且可以打印出不同颜色和材料的3D模型。
此外，它还可以在制造高质量的微小部件时提供很大的便利。
熔融沉积原理熔融沉积是一种采用热塑性材料或类似材料的打印原理。
当打印头加热并将材料融化后，通过逐层叠加打印床上的材料来构建3D模型。
这是一种接触式的打印方式，因为打印头需要接触和沉积材料。
熔融沉积技术适用于制造大型零件或复合材料，如汽车部件、建筑模型等。
在熔融沉积技术中，先设计和建立3D模型的CAD文件，转换为STL格式后导入打印机的软件中。
然后，打印头开始将熔融材料沉积在打印床上，并构建出第一层模型。
之后，打印头会在已经打印的层之上进一步沉积材料，重复这个过程直到3D模型构建完成。
熔融沉积技术的优点是速度较快、易于使用和成本相对较低。
此外，该技术可以使用多种材料和颜色。
结论3D打印技术中的光固化和熔融沉积原理都具有其独特的优势和应用场景。
无论哪种打印原理，都需要CAD设计和软件控制来构建3D模型。
同时，选择适当的材料也是3D打印成功的关键。
未来，随着3D打印技术的不断发展和进步，这两种打印原理的应用范围还将不断扩大，为我们带来更多的惊喜和创造力。
熔融沉积成型技术(一)
1、 熔融沉积成型技术成型原理
当制件的轮廓变化较大时， 前一层的强度不足以支撑当前层， 需设计适当的支撑，保证模型顺 利成形。
目前，很多工业级FDM设备 采用双喷嘴，一个喷嘴用于填充 成形材料，一个喷嘴用于填充支 撑材料，成形速度为单喷头的5 倍左右。
2. 熔融沉积成型挤出过程
熔融挤出过程如下：通过控制FDM喷头加热器，直接将 丝状或粒状的热熔性材料加热熔化。
在国内，清华大学也较早地进行了FDM工艺 商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备 MEM250。
一、 熔融沉积成型技术成型原理
1、 熔融沉积成型技术成型原理
熔融沉积(简称FDM) 又叫熔丝沉积，采用丝状材料作为加工物质。 成型设备主要由送丝机构、喷头 、工作台、运动机构以及控制系统 组成。
（b）为清华大学开发的弹簧挤压摩擦轮送料装置。该装置采用可调 直流电机来带动摩擦轮，并通过压力弹簧将丝料压紧在两个摩擦轮 之间，两摩擦轮是活动结构，其间距可调，压紧力可通过螺母调节， 这就解决了图（a）喷头结构中进料装置的缺点。该进料装置的优点 是结构简单、轻巧，可实现连续稳定地进料，可靠性高。
1.丝料；2.可调直流电机；3.压力弹簧；4.螺母；5.摩擦轮；6.丝料入口
螺杆式出丝系统工作原理图
二、 熔融沉积成型技术成型特点
1、 熔融沉积成型技术优点
（１）成本低。FDM技术无需激光系统，因而价格低廉。现在市场上 的桌面打印机大多采用FDM技术，最便宜的已经降至1万元以下。
（2）原材料的利用率高。没有废弃的成型材料，支撑材料可以回收。 且没有毒气或化学物质的污染。
（3）设备、材料体积较小，原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和 快速更换。
缺点：（1）精度低。（2）强度低。（3）打印时间长。（4）需要支撑 材料。
FDM快速成型技术及其应用
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4、医疗行业：在医疗领域，FDM技术被用于制造人体植入物、医疗器械等。 由于其制造的材料安全、无毒，且精度高，使得FDM成为医疗行业的重要选择。
5、教育行业：在教育领域，FDM技术常被用于教学示范和实验中，通过打印 出三维模型来帮助学生更好地理解复杂的概念和结构。此外，学生也可以使用 FDM技术来制作自己的设计项目，提高实践能力和创新思维。
六、未来展望
随着科技的快速发展和社会的不断进步，我们期待快速成型技术能够在以下 几个方面有所突破：首先，设备的效率和稳定性还有待提高，以提高生产效率和 质量；其次，材料的种类和性能需要进一步拓展和优化，以满足不同应用场景的 需求；最后，我们期待这种技术能够更好地融入环保理念，以实现可持续的制造 和发展。
（4）材料广泛：光敏树脂种类繁多，可以满足各种不同类型制品的需求。
2、不足
然而，光固化快速成型技术也存在以下不足之处：
（1）成本较高：光固化快速成型技术的设备、材料和维护成本较高，限制 了其广泛应用。
（2）技术难度较大：光固化快速成型技术的技术门槛较高，需要专业人员 进行操作和维护。
（3）环境影响：光固化过程会产生有害的紫外光和挥发性有机化合物，对 环境和操作者的健康有一定影响。
8、环保行业：在环保领域，FDM技术提供了一种可持续的制造方法。通过使 用可降解或可回收的材料进行打印，可以减少废弃物的产生和对环境的影响。此 外，FDM技术还可以用于制造环保设备零件等。
9、科研领域：在科学研究领域，FDM技术常被用于制造实验模型和测试样品。 例如在材料科学中，研究人员可以使用FDM来制造不同材料的复合结构以研究其 物理和化学性能。此外在生物学领域，FDM技术也被用于制造生物组织的复杂结 构以研究其生长和发育的机制。
熔融沉积3d打印工艺特点
熔融沉积3d打印工艺特点
熔融沉积（Fused Deposition Modeling，FDM）是3D打印技术中的一种，它采用熔融的材料（通常是塑料），并由计算机编程控制打印机穿过机床，一层一层堆叠，最终形成所需的产品。
以下是熔融沉积3D 打印工艺的特点：
一、材料选择广泛
熔融沉积3D打印工艺使用的材料很多，包括富强韧性的ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂）、强度高、耐热性好的尼龙、超高耐用的聚碳酸酯等，不仅可以满足工业零部件制造的需求，也可以应用于人体器官、医用植入物等领域。
二、成本低廉
熔融沉积3D打印工艺的成本相对其他工艺较低，因为它所用的材料通常比较便宜，且没有浪费，因为只有用到的材料才会被熔化和使用，不会浪费材料，还可以回收和再利用。
三、制造速度快
熔融沉积3D打印工艺制造速度比其他传统的制造工艺更快，因为它不
需要等待固化时间，而且机器可以同时制造多个物品，大大提高了生产效率。
四、设计灵活性高
熔融沉积3D打印工艺可以根据不同的制造要求进行不同的设计，因为机器可以制造出非常复杂的形状和结构，既可以生产出小件，也可以生产出大件，不受限于尺寸大小，大大增强了设计的灵活性。
五、制造精度高
熔融沉积3D打印工艺可以制造出非常精细的形状和结构，精度可以达到一定的水平，而且由于机器是由计算机编程控制的，因此制造精度很高，几乎没有几何变形或缺陷。
总之，熔融沉积3D打印工艺是一项非常有前途的技术，应用广泛，而且在未来会有更多应用出现。
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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。
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。
课堂讨论与作业
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。
利用FDM 3D打印技术对耳机、水壶、洒水器构件进行装配验证
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
模块三 熔融堆积成型
3.4 熔融沉积成型技术的应用
课堂导入
运用FDM技术打印的凉亭样式的 灯（左），茶壶（右）
运用FDM技术打印的哨子
运用FDM技术打印的汽车Strati
运用FDM技术打印的下颌骨
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？
1 2
在教育领域的应用 在工业领域的应用 在其他行业的应用 应用事例 FDM技术的发展方向
小臂镂空夹具
PA材料打印的手术导板
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。
3D打印食品
模块三 熔融堆积成型
3.5 熔融沉积成型技术的发展方向
FDM打印技术发展方向
精密化 智能化 便捷化 通用化
ห้องสมุดไป่ตู้
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。
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。
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
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。
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。
3
本节 知识点
4
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。
FDM 3D打印技术在教学中的应用
FDM 3D打印技术制作的教学模型
2.在工业领域 的应用
FDM作为一项先进制造技术，它可以在
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。
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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