熔融沉積建模（FDM）或熔融長絲制造（FFF）是一種增材制造工藝，屬于材料擠出系列。在FDM中，通過預(yù)定路徑中逐層選擇性地沉積熔化的材料來構(gòu)建物體。所使用的材料是熱塑性聚合物，呈絲狀。FDM是使用最廣泛的3D打印技術(shù)，它代表了全球最大的3D打印機(jī)安裝基礎(chǔ)，并且通常也是人們接觸的第一個技術(shù)。

一、FDM3D打印機(jī)制造過程的工作原理

1. 首先將一卷熱塑性長絲裝入3D打印機(jī)。一旦噴嘴達(dá)到所需溫度，長絲就會被送入擠出頭并在噴嘴中熔化。

2.擠出頭連接到一個 3 軸系統(tǒng)，允許它在 X、Y 和 Z 方向上移動。熔化的材料被擠壓成細(xì)線，并逐層沉積在預(yù)定位置，在那里冷卻和固化。有時，通過使用安裝在擠出機(jī)頭上的冷卻風(fēng)扇來加速材料的冷卻。

3.要填充一個區(qū)域，需要多次通過。一層完成后，構(gòu)建平臺向下移動（或在其他機(jī)器設(shè)置中，擠出頭向上移動）并沉積新層。重復(fù)此過程，直到零件完成。

二、FDM3D打印的特點

1.翹曲

翹曲是FDM3D打印機(jī)中最常見的缺陷之一。當(dāng)擠壓材料在凝固過程中冷卻時，其尺寸會減小。由于打印件的不同部分以不同的速度冷卻，它們的尺寸也會以不同的速度變化。差異冷卻會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力積聚，將底層向上拉，導(dǎo)致其翹曲。從技術(shù)角度來看，可以通過更密切地監(jiān)控 FDM 系統(tǒng)的溫度來防止翹曲平臺和腔室，并通過增加零件和構(gòu)建平臺之間的附著力。

可以降低翹曲的概率：

大的平坦區(qū)域（想想矩形框）更容易翹曲，應(yīng)盡可能避免。

薄突出的特征（想想叉子）也容易翹曲。在這種情況下，可以通過在薄特征（例如 200 微米厚的矩形）的邊緣添加一些犧牲材料來增加接觸構(gòu)建平臺的區(qū)域來避免翹曲。

尖角比圓形更容易翹曲，因此在您的設(shè)計中添加圓角是一個很好的做法。

不同的材料更容易翹曲：與 PLA 或 PETG 相比，ABS 通常對翹曲更敏感，因為它具有更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和相對較高的熱膨脹系數(shù)。

2.支撐結(jié)構(gòu)

支撐結(jié)構(gòu)對于在 FDM 中創(chuàng)建帶有懸垂的幾何圖形至關(guān)重要。熔化的熱塑性塑料不能沉積在稀薄的空氣中。為此，某些幾何形狀需要支撐結(jié)構(gòu)。打印在支撐件上的表面的表面質(zhì)量通常低于零件的其余部分。出于這個原因，建議零件的設(shè)計方式可以最大限度地減少對支撐的需求。

3.填充和外殼厚度

FDM 零件通常不進(jìn)行實體打印，以減少打印時間并節(jié)省材料。內(nèi)部填充有內(nèi)部的低密度結(jié)構(gòu)，稱為填充物。填充和外殼厚度對零件的強(qiáng)度影響很大。對于桌面FDM3D打印機(jī)，默認(rèn)設(shè)置為 25% 的填充密度和 1 毫米的外殼厚度，這是快速打印強(qiáng)度和速度之間的良好折衷。

三、FDM 的優(yōu)點和局限性

優(yōu)點

1.FDM 是生產(chǎn)定制熱塑性零件和原型的最具成本效益的方式。

2.由于該技術(shù)的高可用性，F(xiàn)DM 的交貨時間很短。

3.有多種熱塑性材料可供選擇，適用于原型制作和一些非商業(yè)功能應(yīng)用。

局限性

1.與其他3D打印技術(shù)相比，F(xiàn)DM3D打印技術(shù)具有最低的尺寸精度和分辨率，因此不適合具有復(fù)雜細(xì)節(jié)的零件。

2.FDM3D打印零件可能有可見的層線，因此需要進(jìn)行后處理以獲得光滑的表面。

3.層粘附機(jī)制使FDM部件具有固有的各向異性。