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深圳光印达详解3D打印技术之FDM熔融沉积成型技术
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2024.08.30
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光印达
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FDM(熔融沉积成型)技术是一种常见的3D打印技术,又称熔丝沉积技术,由美国学者Scott Crump研发而成,它利用熔融的热塑性材料通过喷头逐层沉积来构建三维物体。



FDM熔融沉积成型技术以其成本效益、操作简便性、材料多样性、快速原型制作能力、定制化潜力、环境友好性以及适合小批量生产的特点,在各个行业中得到了广泛的应用。随着技术的不断成熟,FDM技术在未来的应用前景将更加广阔。


工作原理


模型准备:首先,使用专业的三维设计软件创建一个三维数字模型。

切片处理:将三维模型分割成无数薄层,形成二维的层片。这些层片将作为打印的指令,指导打印机逐层构建模型。

材料加热:FDM打印机配备有一个加热器,用于将线状的热塑性材料(如PLA、ABS等)加热至熔点。

熔融材料挤出:熔化的材料通过喷头(也称为挤出头)精确挤出,按照预设的路径沉积在打印平台上。

层叠沉积:喷头沿着模型的每一截面的轮廓准确移动,挤出的半流动热塑材料沉积固化成一层。打印平台会在每层沉积后下降一层厚度,以便喷头打印下一层。

冷却固化:沉积的材料迅速冷却并固化,形成坚硬的层。这个过程会不断重复,直到所有层都沉积完毕,最终形成整个三维物体。

后处理:打印完成后,可以根据需要进行后处理,如去除支撑结构、抛光表面、添加涂层等,以提高最终产品的质量和外观。


过程:

导入模型:将设计好的三维模型文件导入到FDM打印机中。

设置打印参数:根据打印物的复杂度和材料,设置打印参数,如层高、打印速度、温度等。

开始打印:启动打印机,加热喷头和材料,开始按照模型层片逐层打印。

监控打印:在打印过程中,监控打印质量,确保无错误发生。

后处理:打印完成后,对打印物进行必要的后处理,以达到最终使用要求。



FDM技术优势

其技术优势主要体现在以下几个方面:


材料多样性:

FDM技术能够使用多种热塑性塑料材料,包括PLA(聚乳酸)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PETG、TPU(热塑性聚氨酯)等,这些材料具有不同的机械性能和适用环境,使得FDM在多个应用领域都具备灵活性。


成本效益:

FDM设备相对来说价格较为便宜,维护成本低廉,适合个人用户和小型企业使用。打印材料的价格也相对较低,从而降低了整体生产成本。


操作简便:

FDM打印机的使用和操作相对简单,用户可以较快掌握相关技术,入门门槛低。这让许多人能够独立完成设计到打印的整个流程。


设计灵活性:

FDM技术可以轻松制造复杂的几何形状,包括中空结构、支撑结构、逆向设计等,适合快速原型制作和小批量生产。


可回收性:

许多FDM使用的塑料材料可以回收再利用,减少了材料浪费,同时符合环保的趋势。


尺寸可扩展性:

FDM技术允许制造较大尺寸的部件,适合多种工业应用。例如,FDM打印机可以制造来自小型零件到较大型模具和组件的范围。


快速原型制作:

在产品开发早期阶段,FDM可以快速生产原型,便于设计验证和修改,从而缩短产品上市周期。


零部件性能优化:

通过优化打印参数(如层厚、填充比例)和设计结构(如结构强度、重量),FDM可以生产出性能更为卓越的零部件。



行业应用广泛

FDM技术已在多个行业得到了应用,包括航空航天、汽车制造、医疗、教育、家居设计等,具有巨大的市场潜力。



尽管FDM技术也存在一些局限性,如表面光滑度、精度相对较低、打印速度较慢等,但其众多优势使得它成为近年来增材制造领域中最受欢迎和应用广泛的技术之一。在选择FDM打印时,综合考虑这些优势和局限将有利于达到最佳的应用效果。

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