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熔融沉积技术-FDM

发布日期:2015-06-18 10:12   来源:3D打印之家   编辑:小印子 38970
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FDM技术

FDM技术概念

FDM的全称是Fused Deposition Modeling,即工艺熔融沉积制造工艺,其别称又为熔丝沉积。是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而堆积成型方法。

FDM技术的历史简介

FDM技术是美国学者Scott Crump在1988年研究出来的。1990年,美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机,并很快发布了基于FDM的Dimension系列3D打印机。

FDM技术成型原理

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,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在制作面板上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层“画出”截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。

FDM技术所需耗材

FDM技术所需要的耗材有多种可以使用,如工程塑料ABS、PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF以及ABS与PC的混合料等。同时,还有专门开发的针对医用的材料ABS-i。

FDM技术应用范围

FDM技术现在主要用于制作概念模型,即结构复杂的装配原型件。FDM技术制造的模型可以运用于销售和行销,包含内部和外部,对内来说,主要是给管理层看产品在未生产之前的样子;对外,则是给顾客看的,目的是为了吸引顾客的兴趣和关注。

FDM技术优缺点

1.优点:

    ①制造系统没毒气或化学物质污染;

    ②一次成型、易操作且不产生垃圾;

    ③水溶性支撑技术,能快速去除支撑结构,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件;

    ④原材料为材料卷,便于搬运和更换。

    ⑤可选用多种材料。

2.缺点:

    ①成型精度较低,最高精度0.127mm

    ②成型表面光洁度不高;

    ③成型速度慢。

FDM技术制造过程

FDM技术制造模型的过程包括设计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。

1.设计CAD模型

设计人员根据需求运用设计软件制作出三维CAD模型。目前常用的设计软件有:Pro/ Engineering、 Solidworks、 , MDT 、 AutoCAD 、U G等。

2.三维CAD模型的近似处理

这一步主要是为了清楚产品表面不规则的曲面,所以在加工前一定要对其进行近似处理。目前采用的是美国3D system国内公司开发的STL文件格式。是用一系列相连的小三平角面来逼近曲面,得到STL格式的三维近似模型文件。目前设计软件基本都有这个功能。

3.STL文件进行分层处理

因为快速成型都是一层一层的打印,所以在打印前,需要把模型转化为一层一层的层片模型,每层的厚度在01025-01762㎜之间。

4.造型

FDM技术制造的模型的造型包括支撑制作和实体制作

 4.1 支撑制作

FDM技术制作模型的过程中,最重要的是支撑的制作。因为一旦支撑没做好,就会导致制作的模型塌陷变形,影响模型的成型精度。同时,制作支撑还有一个重要的目的,那就是建立基础层,即工作平台于模型之间的缓冲层,基础层有利于原型剥离平台,同时,还可以在制作过程中提供一个基准面。

 4.2 实体制作

在支撑做好后,就可以一层一层的自下而上的层层叠加打印出模型。

5.后处理

快速成型的后处理主要是对原型进行表面处理。去除支撑部分,对模型表面进行处理。但是,原型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除,有时还会损坏原型。St ratasys 公司开发的水溶性支撑材料, 可以很好的去除支撑部分。目前,我们国家还做不到这点。

FDM技术的发展前景

FDM技术作为3D打印成型技术中的一种,其发展前景广泛。FDM技术因为其制作简单、成本低廉,所以,对于企业来说,可以节约成本开支;同时,FDM技术现目前主要用于制造概念模型,便于设计师直接观看,从而发现设计不足。所以,FDM技术将会在设计行业、制造业等行业大放异彩,发挥重要作用。


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