济南3D打印中熔融沉积快速成型工艺的基本原理

今天，小编济南3D打印机为大家讲一下3D打印技术中的熔融沉积快速成型工艺。

1988年由 Scott C rum p发明了熔融沉积快速成型( Fused D eposition Modeling,FDM)技术,同年,他成立了生产FDM工艺主要设备的美国 Stratas,公司。FDM是将热塑性聚合物材料加热熔融成丝,采用热喷头,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和熔融挤出成模等。FDM技术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。

FDM工艺方法工艺干净、易于操作、不产生废料和污染,可以安全地用于办公场所,适合进行产品设计的建模并对其形状及功能进行测试。其中材料ABS-I,因其良好的化学稳定性,在V射线及其他方式消毒的情况下不产生变化的特征,特别适合于医用美国 Stratas公司在1993年开发出第一台熔融沉积快速成型设备一FDM1650机型,并先后推出了FDM2000、FDM3000、FDM800、FDM- Q uantum机型以及 D im ension系列小型FDM设备等一系列FDM设备产品,大大促进了3D打印技术在各种应用领域的普及。我国清华大学和北京殷华激光快速成型与模具技术有限公司也合作推出了熔融挤压制造设MEM 250。

熔融沉积快速成型工艺的基本原理

熔融沉积也被称为熔丝沉积,主要是在供料辊上缠绕实芯丝材原材料,通过电机驱动辊子旋转,利用辊子和丝材之间的摩擦力将丝材送入喷头的出口方向。为了更顺利、确地将丝材由供料辊送到喷头的内腔,在供料辊与喷头之间设置了一个由低摩擦材料制成的导向套在喷头前端电阻丝式加热器的作用下,将加热熔融的丝材过出口涂覆在工作台上,冷却后即可形成制件当前截面轮廓。若能保证热熔性材料的温度始终稍高于化温度,成型部分的温度始终稍低于固化温度,就能确保材料被喷出后能迅速与前一层面熔结,重复熔喷沉积的过程,就能完成完成整个实体造型,如图5-1所示。

图5-1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理

为了节省熔融沉积快速成型工艺的材料成本,提高工艺的沉积效率,在原型制作时需要同时制作支撑,因此,新型FDM设备采用了双喷头,如图5-2所示。一个喷头用于沉积模型材料,另一个用于沉积支撑材料。采用双喷头不仅能够降低模型制作成本,提高沉积效率,还可以灵活的选用具有特殊性能的支撑材料,方便在后处理中去除支撑材料。

图5-2 双喷头熔融沉积快速成型工作原理

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