3D打印技術(shù)之FDM熔融沉積成型工藝(Fused Deposition Modeling)是繼LOM工藝和SLA工藝之后發(fā)展起來的一種3D打印技術(shù)。該技術(shù)由Scott Crump于1988年發(fā)明,,隨后Scott Crump創(chuàng)立了Stratasys公司。
1992年,,Stratasys公司推出了世界上第一臺基于FDM技術(shù)的3d打印機(jī)——“3D造型者(3D Modeler)”,,這也標(biāo)志著FDM技術(shù)步入商用階段。
熔融沉積有時(shí)候又被稱為熔絲沉積,,它將絲狀的熱熔性材料進(jìn)行加熱融化,,通過帶有微細(xì)噴嘴的擠出機(jī)把材料擠出來。噴頭可以沿X軸的方向進(jìn)行移動,,工作臺則沿Y軸和Z軸方向移動(當(dāng)然不同的設(shè)備其機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也許不一樣),,熔融的絲材被擠出后隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺將按預(yù)定的增量下降一個(gè)厚度,,然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型,。
熱熔性絲材(通常為ABS或PLA材料)先被纏繞在供料輥上,由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動輥?zhàn)有D(zhuǎn),,絲材在主動輥與從動輥的摩擦力作用下向擠出機(jī)噴頭送出,。在供料輥和噴頭之間有一導(dǎo)向套,導(dǎo)向套采用低摩擦力材料制成以便絲材能夠順利準(zhǔn)確地由供料輥送到噴頭的內(nèi)腔,。
噴頭的上方有電阻絲式加熱器,,在加熱器的作用下絲材被加熱到熔融狀態(tài),然后通過擠出機(jī)把材料擠壓到工作臺上,,材料冷卻后便形形成了工件的截面輪廓,。
采用FDM工藝制作具有懸空結(jié)構(gòu)的工件原型時(shí)需要有支撐結(jié)構(gòu)的支持,為了節(jié)省材料成本和提高成型的效率,,新型的FDM設(shè)備會采用了雙噴頭的設(shè)計(jì),,一個(gè)噴頭負(fù)責(zé)擠出成型材料,另外一個(gè)噴頭負(fù)責(zé)擠出支撐材料,。
一般來說,,用于成型的材料絲相對更精細(xì)一些,而且價(jià)格較高,,沉積效率也較低,。用于制作支撐材料的絲材會相對較粗一些,而且成本較低,,但沉積效率會更高些,。支撐材料一般會選用水溶性材料或比成型材料熔點(diǎn)低的材料,這樣在后期處理時(shí)通過物理或化學(xué)的方式就能很方便地把支撐結(jié)構(gòu)去除干凈。
FDM快速模型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):
1.操作環(huán)境干凈,、安全可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行,。(沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn),不使用激光)
2.工藝干凈,、簡單,、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。
3.尺寸精度較高,,表面質(zhì)量較好,,易于裝配�,?煽焖贅�(gòu)建瓶狀或中空零件,。
4.原材料以卷軸絲的形式提供,易于搬運(yùn)和快速更換,。(運(yùn)行費(fèi)用低)
5.原材料費(fèi)用低,。
6.材料利用率高。
7.可選用多種材料,,如可染色的ABS和醫(yī)用ABS,、PC、PPSF,、澆鑄用蠟和人造橡膠,。
FDM快速模型技術(shù)缺點(diǎn):
1.精度較低,難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,。做小件或精細(xì)件時(shí)精度不如SLA,,最高精度不高。
2.與截面垂直的方向強(qiáng)度小,。
3.成形速度相對較慢,,不適合構(gòu)建大型零件,。
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