3DPrintingTechnologyAndApplication3D打印技術(shù)及應(yīng)用典型3D打印技術(shù)熔融沉積成型(FDM)技術(shù)前期課程回顧1892年1.增材制造的元年是哪一年？提問：1988年2.FDM技術(shù)的元年是哪一年？FDM技術(shù)02熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過程01熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)03熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料04熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展熔融沉積成型(FDM)技術(shù)概述01OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的技術(shù)概述OverviewofFusedDepositionModeling(FDM)Technology熔融沉積成型

熔融沉積成型，也稱作熔絲沉積成型（FusedDepositionModeling，簡稱FDM），是由ScottCrump在1980年代中期發(fā)明的技術(shù)。這種技術(shù)的專利權(quán)由美國的Stratasys公司在全球多個(gè)發(fā)達(dá)國家成功注冊。在3D打印技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，F(xiàn)DM以其結(jié)構(gòu)簡潔、設(shè)計(jì)易于執(zhí)行、以及相對較低的制造、維護(hù)和材料費(fèi)用而聞名，使其成為目前市場上使用最普遍的3D打印技術(shù)之一。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)02Processprincipleandcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝原理Processprincipleoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型技術(shù)主要依靠將熱塑性絲材加熱至熔融狀態(tài)，然后通過裝配有微型噴嘴的打印頭進(jìn)行擠壓和噴射。加熱后的材料從打印頭的噴嘴流出，并直接沉積于制作平臺(tái)或者此前已凝固的層面上。當(dāng)材料溫度降至固化點(diǎn)以下時(shí)，材料便開始硬化。熔融沉積成型技術(shù)的工藝原理圖如下圖所示。此技術(shù)通過逐層堆疊材料，逐漸構(gòu)筑出最終產(chǎn)品的形態(tài)。FDM的切片軟件將從CATIA、UG、Solidworks等三維設(shè)計(jì)軟件得到的3D模型自動(dòng)進(jìn)行分層，為每一層生成必要的成型路徑和支撐結(jié)構(gòu)路徑。3DPrintingTechnologyAndApplication環(huán)境友好01能夠構(gòu)建復(fù)雜形狀02材料易于保存03成本較低04材料選擇多樣05后處理簡便06FDM技術(shù)是基于層層堆積成型的工藝過程，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology成型精度和速度較低01控制系統(tǒng)智能化程度低02材料具有限制性03FDM技術(shù)是基于層層堆積成型的工藝過程，它具有以下缺點(diǎn)：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝特點(diǎn)Processcharacteristicsoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過程03Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology開始三維CAD模型構(gòu)建近似處理與網(wǎng)格劃分模型數(shù)據(jù)切片打印加工成型后處理結(jié)束FDM工藝流程圖熔融沉積造型技術(shù)(FDM)整個(gè)加工流程，從構(gòu)模到最終成型過程如下圖所示。整個(gè)流程確保了從數(shù)字模型到實(shí)體部件的轉(zhuǎn)化，同時(shí)影響了成品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。（1）三維CAD模型構(gòu)建（2）近似處理與網(wǎng)格剖分（3）模型數(shù)據(jù)切片（4）打印加工成型（5）后處理步驟熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的工藝過程Theprocessoffuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)適用材料04Suitablematerialsforfuseddepositionmolding(FDM)technology

熔融沉積成型（FDM）技術(shù)材料的熔點(diǎn)低、黏度低、粘合性優(yōu)良以及收縮率小的特性至關(guān)重要。低熔點(diǎn)便于材料加熱，低黏度和良好的流動(dòng)性減少了噴頭的阻力，有助于材料的順暢擠出。材料的低收縮率有助于提升最終成型品的質(zhì)量，避免在冷卻過程中產(chǎn)生翹曲或變形。

適用于FDM技術(shù)的材料包括低熔點(diǎn)的石蠟、塑料和尼龍絲，以及金屬和陶瓷等。市面上常見的線材有ABS、PLA、人造橡膠、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料等，其中ABS和PLA最為普遍。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表1

ABS和PLA材料的性能特點(diǎn)和區(qū)別類別性能打印物件區(qū)別ABS材料顏色有很多種，打印的模型色彩鮮亮，光澤度也比較好。玩具、工藝品、生活用品、小飾品等模型。熔點(diǎn)溫度比PLA更高，通常為210~250℃。在打印ABS過程中，還必須對平臺(tái)進(jìn)行加熱，ABS在打印過程中有毒物質(zhì)的釋放量遠(yuǎn)高于PLA。PLA可降解更環(huán)保，力學(xué)性能及物理性能良好，擁有良好的光澤度和透明度。杯子、盤子等生活用品。與ABS相比，PLA價(jià)格稍貴。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology表2FDM技術(shù)對支撐材料的要求性能具體要求原因耐溫性耐高溫由于支撐材料要與成型材料在支撐面上接觸，所以支撐材料必須能夠承受成型材料的高溫，在此溫度下不產(chǎn)生分解與熔化。親和性與成型材料不浸潤支撐材料是加工中采取的輔助手段，在加工完畢后必須除掉，所以支撐材料與成型材料的親和性不應(yīng)太好。溶解性具有水溶性或者酸溶性對于具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔隙等原型，為了便于后處理，可通過支撐材料在某種液體里溶解而去除支撐。由于現(xiàn)在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，該材料一般可以溶解在有機(jī)溶劑中，所以不能使用有機(jī)溶劑。目前，已開發(fā)出水溶性支撐材料。熔融溫度低具有較低的熔融溫度，可以使材料在較低的溫度擠出，提高噴頭的使用壽命。流動(dòng)性高由于支撐材料的成型精度要求不高，為了提高機(jī)器的掃描速度，要求支撐材料具有很好的流動(dòng)性，相對而言，對于黏性的要求可以差一些。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的適用材料Materialssuitableforfuseddepositionmodeling(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展05Applicationanddevelopmentoffuseddepositionmolding(FDM)technology熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology1.熔融沉積技術(shù)的應(yīng)用

融沉積技術(shù)（FDM）廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，包括建筑、汽車、教育與科研、醫(yī)療、航空以及消費(fèi)品制造等。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（1）設(shè)計(jì)驗(yàn)證設(shè)計(jì)驗(yàn)證是FDM技術(shù)的重要應(yīng)用之一，廣泛應(yīng)用于基于CAD/CAM技術(shù)的數(shù)控加工。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（2）模具制造FDM技術(shù)在單件或小批量鑄造產(chǎn)品制造中顯示出其經(jīng)濟(jì)性，特別是在失蠟鑄造和直接模殼鑄造等領(lǐng)域中。1.熔融沉積技術(shù)的應(yīng)用

融沉積技術(shù)（FDM）廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，包括建筑、汽車、教育與科研、醫(yī)療、航空以及消費(fèi)品制造等。FDM的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology2.熔融沉積技術(shù)的發(fā)展雖然FDM技術(shù)在多個(gè)方向上已取得顯著成果，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和發(fā)展瓶頸：（1）材料不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)（2）成型精度與速度的平衡（3）軟件功能受限（4）成本高熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmentofFusedDepositionModeling(FDM)Technology（1）創(chuàng)新材料的開發(fā)（2）強(qiáng)化成型軟件與系統(tǒng)（3）金屬與模具的直接成型（4）大型與微型模具的制造研究（5）逆向工程技術(shù)（6）低溫成型與生物工程（7）梯度功能材料與納米晶體的研究（8）信息制造與生物成型（9）遠(yuǎn)程制造技術(shù)未來發(fā)展趨勢經(jīng)過近20年的發(fā)展，F(xiàn)DM目前正朝著實(shí)用化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。熔融沉積成型(FDM)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展ApplicationandDevelopmento