熔融沉積成型(FDM)或熔融長絲加工(FFF)屬于材料擠壓系列。在FDM中,通過在預(yù)定路徑中逐層選擇性地沉積熔化的材料來構(gòu)建對(duì)象。所使用的材料是熱塑性聚合物,大部分為絲狀線材,近期也有顆粒狀的設(shè)備出現(xiàn)。
FDM是使用最廣泛的3D打印技術(shù),在全球的3D打印裝機(jī)量中占比最大,通常是人們接觸到的第一款3D打印設(shè)備。FDM工藝的性質(zhì)本身決定了打印產(chǎn)品的精度相對(duì)粗糙,初始階段更多用于消費(fèi)、教育、文創(chuàng)等領(lǐng)域。但近年來隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展,先后出現(xiàn)了一些準(zhǔn)工業(yè)級(jí)的FDM設(shè)備,和工業(yè)、醫(yī)療級(jí)FDM打印材料,極大地拓寬了FDM工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。
中部增材制造中心(中部3D打印中心)可實(shí)現(xiàn)幾十臺(tái)FDM設(shè)備一鍵打印,多種材料、多種色彩可供選擇,無論是批量訂單,還是大尺寸(可接受拼接)樣件都可以在短期內(nèi)交付完成。
FDM工藝打印過程
一、首先將一卷熱塑性長絲裝入打印機(jī)。一旦噴嘴達(dá)到所需的溫度,長絲就被喂入到擠出頭中并在噴嘴中熔化。鄭州3D打印公司
二、擠出頭連接到3軸系統(tǒng),使其可以在X和Y方向移動(dòng)。熔化的材料被擠壓成細(xì)條,并逐層沉積在預(yù)定的位置,在此處冷卻并固化。有時(shí),通過使用安裝在擠出頭上的冷卻風(fēng)扇可以加快材料的冷卻速度。
三、一個(gè)層面打印完成后,工作臺(tái)沿Z軸方向按預(yù)定的增量下降一層的厚度,材料被擠出后沉積在前一層已固化的材料上,通過材料逐層堆積形成最終的成品。
四、打印完成后去除支撐,表面處理。
FDM工藝的特征
大多數(shù)FDM系統(tǒng)允許調(diào)整幾個(gè)過程參數(shù),包括噴嘴和構(gòu)建平臺(tái)的溫度,構(gòu)建速度,層高和冷卻風(fēng)扇的速度。這些通常是由操作員設(shè)置的,因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該很少關(guān)心它們。
從設(shè)計(jì)師的角度來看,重要的是構(gòu)建大小和層高:
臺(tái)式3D打印機(jī)的可用內(nèi)部尺寸通常為200 x 200 x 200毫米,而對(duì)于工業(yè)機(jī)器,則可能高達(dá)1000 x 1000 x 1000毫米。如果希望使用臺(tái)式機(jī)(為了降低成本),則可以將大型模型分解為較小的零件,然后組裝。
FDM中使用的典型層高在50到400微米之間變化,可以在下訂單時(shí)確定。較小的層高可生產(chǎn)出更平滑的零件,并能更準(zhǔn)確地捕獲彎曲的幾何形狀,而較大的層高則可以更快地生產(chǎn)且成本更低。
工業(yè)級(jí)FDM打印
工業(yè)FDM打印機(jī)提供了比桌面打印機(jī)更強(qiáng)大的生產(chǎn)能力,具有更高的打印精度和更大的打印尺寸。
工業(yè)FDM打印機(jī)還可以打印更廣泛的材料,如具有高沖擊強(qiáng)度、生物相容性、耐腐蝕、抗高溫、靈活性等的工程塑料。盡管工業(yè)FDM打印機(jī)價(jià)格相比于桌面機(jī)FDM打印機(jī)更貴,但操作相對(duì)簡單,維護(hù)成本低,這使得它們成為快速原型制作和小批量生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
FDM工藝的優(yōu)點(diǎn)和局限性
主要優(yōu)點(diǎn):
(1)FDM是生產(chǎn)定制熱塑性零件和原型的最具成本效益的方式。
(2)由于該技術(shù)的高可用性,F(xiàn)DM的交貨期很短。
(3)有多種熱塑性材料可供選擇,適用于原型設(shè)計(jì)和某些非商業(yè)功能應(yīng)用。
主要缺點(diǎn):
(1)與其他3D打印技術(shù)相比,F(xiàn)DM具有最低的尺寸精度和分辨率,因此它不適合具有復(fù)雜細(xì)節(jié)的零件。
(2)FDM零件可能具有可見的層線,因此需要進(jìn)行后期處理才能使表面光滑。
(3)層粘合機(jī)制使FDM零件具有固有的各向異性。
