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熔融沉积快速成型 目录 FDM快速成型技术的概念及简介 FDM快速成型原理及过程 FDM快速成型技术特点 FDM快速成型技术材料 FDM快速成型技术支撑 FDM快速成型设备 FDM快速成型的应用 FDM HRP制件展示 一 概念及简介 熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling, FDM)采用热熔喷头，使半流 动状态的材料按CAD分层数据控制的路 径挤压并沉积在指定的位置凝固成型， 逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。 这一技术又称为熔化堆积法、熔融挤出 成模等。 1.2 简介 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Manufacturing，简称FDM），又称熔融沉积造型。 FDM快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源，而将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品，以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1％。 研究熔融沉积制造(Fuesd Depostion Modeling 简称FDM)工艺的主要有Stratasys公司和Med Modeler公司。这种技术以美国Stratasys公司开发的产品制造系统应用FDM-1650(台面为250mmx250mmx250mm)机型后，先后推出FDM-2000、FDM-3000和FDM-8000机型。 引人注目的是1998年Stratasys公司推出的FDM-Quantum机型，最大成型体积为600mmx500mmx600mm。由于采用挤出头磁浮地位系统，可在同一时间控制两个挤出头，因此其造型速度为过去的5倍。 FDM-Quantum机型 Stratasys公司1998年与MedModeler公司合作开发了专用于医院和医学研究单位的MedModeler机型，使用ABS材料，并于1999年推出可使用聚酯热塑性塑料的Genisys型改进机型Genisys Xs，其成型体积达305mmx203mmx203mm 二 工艺原理及过程 FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成形。如图2所示，加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓的信息，作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。一层截面完成后，喷头上升一截面层的高度，再进行下一层的涂覆。如此循环，最终形成三维产品。 熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑，为了节省材料成本和提高沉积效率，新型FDM设备采用了双喷头。 一个喷头用于沉积模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料。一般来说，模型材料丝精细而且成本较高，沉积的效率也较低。而支撑材料丝较粗且成本较低，沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程中具有较高的沉积效率和降低模型制作成本以外，还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料，以便于后处理过程中支撑材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。 仿真动画 2.2工艺过程 1 设计CAD三维模型 设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD模型。常用的设计软件有: UG ,Pro/Engineering，Solidworks，，AutoCAD，等。 2 三维模型的近似处理 用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL格式的三维近似模型文件。许多常用的CAD设计软件都具有这项功能。 3 STL文件的分层处理 由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加而成的。所以必须将STL格式的三维CAD模型转化为快速成型制造系统可接受的层片模型。片层的厚度范围通常在0.025~0.762之间。 4 造型 产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。 5 后处理 快速成型的后处理主要是对成型进行表面处理。去除实体的支撑部分，对部分实体表面进行处理，使成型精度、表面粗糙度等达到要求。但是，成型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除，在处理过程中会出现损坏成型表面的情况，从而影响成型的表面品质。于是，1999年STratasys公司开发出水溶性支撑材料，有效的解决了这个难题。目前，我国自行研发FDM工艺还无法做到这一点，成型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。 五 FDM快速成型技术的支撑 设计支撑的原因：FDM成形中，每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，以保证成形过程的顺利实现。 FDM技术提供两种类型的支