FDM技术全称:熔融层积成型(Fused Deposition Modeling)

发布时间:2018-03-02

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FDM熔融层积成型技术已由美国STRATASYS公司在世界发达国家注册了专利。
FDM熔融层积成型技术基本原理:以热塑性成形材料丝为材料,材料丝通过加热器的挤压头熔化成液体,由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出,覆盖于已建造的零件之上,并在极短的时间内迅速凝固,形成一层材料。之后,挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。
FDM熔融层积成型技术的特点:是使用、维护简单,成本较低,速度快,一般复杂程度原型仅需要几个小时即可成型,且无污染。
FDM熔融沉积工艺使用的材料:分为两部分:一类是成型材料,另一类是支撑材料。

FDM快速成型工艺的优点:
(1)成本低。熔融沉积造型技术用液化器代替了激光器,设备费用低;另外原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质的污染,使得成型成本大大降低。
(2)采用水溶性支撑材料,使得去除支架结构简单易行,可快速构建复杂的内腔、中空零件以及一次成型的装配结构件。
(3)原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
(4)可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPS以及医用ABS等。
(5)原材料在成型过程中无化学变化,制件的翘曲变形小。
(6)用蜡成型的原型零件,可以直接用于熔模铸造。
(7)FDM系统无毒性且不产生异味、粉尘、噪音等污染。不用花钱建立与维护专用场地,适合于办公室设计环境使用。
(8)材料强度、韧性优良,可以装配进行功能测试。
FDM快速成型工艺的缺点:
(1)原型的表面有较明显的条纹。
(2)与截面垂直的方向强度小。
(3)需要设计和制作支撑结构。
(4)成型速度相对较慢,不适合构建大型零件。
(5)原材料价格昂贵。
(6)喷头容易发生堵塞,不便维护。
FDM快速成型技术的应用
FDM快速成型技术由于整个过程不需要模具,所以大量应用于汽车、机械、航空航天、家电、通讯、电子、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程,如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计以及少量产品制造等,也应用于政府、大学及研究所等机构。用传统方法须几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型,用FDM成型法无需任何刀具和模具,瞬间便可完成。

四种快速成行技术主要工艺有四种基本类型:光固化成型法、分层实体制造法、选择性激光烧结法和熔融沉积制造法。
1、光固化成形
SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷,其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽,由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹,并照射到液槽中的液体树脂,而使这一层树脂固化,之后升降台下降一层高度,已成型的层面上又布满一层树脂,然后再进行新一层的扫描,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直到整个零件制造完毕,得到1个三维实体模型。该工艺的特点是:原型件精度高,零件强度和硬度好,可制出形状特别复杂的空心零件,生产的模型柔性化好,可随意拆装,是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑,树脂收缩会导致精度下降,另外光固化树脂有一定的毒性而不符合绿色制造发展趋势等。
2、分层实体制造
LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体制造,其工艺原理是根据零件分层几何信息切割箔材和纸等,将所获得的层片粘接成三维实体。其工艺过程是:首先铺上一层箔材,然后用CO,激光在计算机控制下切出本层轮廓,非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完成后,再铺上一层箔材,用滚子碾压并加热,以固化黏结剂,使新铺上的一层牢固地粘接在已成形体上,再切割该层的轮廓,如此反复直到加工完毕,再除切碎部分以得到完整的零件。该工艺的特点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。
3、选择性激光烧结
SLS(Selective Laser Sintering)工艺,常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成形材料。其工艺过程是:先在工作台上铺上一层粉末,在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结(零件的空心部分不烧结,仍为粉末材料),被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。一层完成后再进行下一层,新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成后,去除多余的粉末,便得到烧结成的零件。该工艺的特点是材料适应面广,不仅能制造塑料零件,还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件。造型精度高,原型强度高,所以可用样件进行功能试验或装配模拟。
4、熔融沉积成形