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FDM 3D打印原理与成型过程

发布日期:2017-11-22

  

熔融沉积成型的原理如下: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,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm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。

FDM是目前3D打印机使用较广的技术,同时FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利。基于FDM成型技术的机型在中国甚至世界3D打印机市场占有较大的比例。较为著名的FDM3D打印机有MakerBotReplicator系列、3DSystems的Cube系列、太尔时代UP系列、弘瑞3D打印机等。

当然作为成型技术的FDM同其它成型技术相比有其固有的优缺点。优点:成型精度高、打印模型硬度好、多种颜色。缺点:成型物体表面粗糙。

当我们了解FDM3D打印技术的时候,我们便不会再云里雾里了。其实,FDM成型技术较为简单,只要我们仔细想象一下便会明白其中的内涵。那么,一件件精致美观的3D打印品需要经过哪些步骤出炉的?下一页,我们将了解3D打印的成型过程。

FDM历史来源及成型过程

先从熔融沉积成型技术的历史来源说起。FDM技术出现在二十世纪八十年代末期。1988年,科特克鲁姆普发明了FDM(熔融沉积成型技术),次年科特克鲁姆普成立了Stratasys公司。1992年,第一台基于熔融沉积成型技术的3D打印产品出售。FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利。

FDM成型原理相对简单,打印之前FDM3D打印机内置软件自动读取3D模型数据并将其分层。分层之后,经过高温熔化的液态通过打印头挤出,挤出后遇冷迅速凝结固化,然后通过打印头在平面上的摆动以及打印板向下位移形成立体实物。

3D打印需要经过3D扫描、3D建模的过程,最终完成3D打印成品。当然,基于FDM成型技术的3D打印机也不例外。除去3D扫描、3D建模过程,就3D打印本身而言,FDM成型技术一般经过以下环节。首先FDM软件对3D模型数据进行分析、分层,生成打印路径以及支撑路径。其次,打印头和打印平台会升至3D模型设置的温度。

最后,打印过程中,打印头在平面上的位移以及打印平台上下位移会形成一个三维空间,打印头和打印平台根据生成的路径进行打印。在打印过程中,打印头完成一个平面上的打印任务后,打印平台自动下降一层,打印头继续打印。循环往复直至成品的完成。

在打印过程中,插入打印头的线材会迅速融化,通过打印头挤出瞬间凝结。打印头温度较高,根据材料的不同以及模型设计温度的不同,打印头的温度相对也不同。为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热,打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离。