科普:3D打印技术原理之FDM技术 FDM3D打印工艺概述 

2017-09-05 18:06 发布

3D打印技术交流 /[工艺原理]
1010 7 0
LearnFDM.jpg

    相对于去除多余材料生产零部件的传统加工工艺,3D打印的典型特点是采用逐层累计材料的方式来加工产品。目前,3D打印的材料包括液体、粉末、线材、片材等,运用热、化学反应等方式来固化得到实体产品。自上世纪80年代以来,各种成型工艺百花齐放,典型的3D打印工艺有FDM、SLA、SLS、SLM、Polyjet等。 FDM(Fused Deposition Modeling)在国内翻译为熔融沉积成型,国外也有FLM(Fused Layer Modeling/Manufacturing)、FFF(Fused Filament Fabrication)等称呼方式。该工艺于1988年由Stratasys创始人Scott Crump发明,是目前应用最为广范的工艺,市面上绝大部分桌面机都使用该成型原理。阅读本文后,您将了解FDM的技术原理和流程的基本机制,以及这些流程的优缺点和发展前景。


一、FDM 3d打印机技术

2-fdm-steps.png
1)        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。

2)        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。

3)        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0.1-0.3mm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。

4)        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。

5)        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。

6)        FDM技术优缺点
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。
缺点:
    ①成型精度较低,最高精度11um
    ②成型表面光洁度不高;
    ③成型速度慢。

二、FDM技术制造流程


mendel90-diagram.png

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。

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。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。

4)        模型支撑制作
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。

5)        模型实体制作
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。

6)        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。

三、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。

B Color Smilies

全部讨论7

12下一页
科普:3D打印技术原理之FDM技术 FDM3D打印工艺概述 
关闭

站长推荐-友情提示上一条 /2 下一条

快捷
导航
联系
客服
点击
充值
开通
VIP
发布
文章
快速回复 返回顶部 返回列表