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FDM技術(shù)作為應(yīng)用時間最久的3D打印技術(shù)，其應(yīng)用場景廣泛的適用于各種制造、生產(chǎn)、加個等行業(yè)，盡管在后期隨著3D打印技術(shù)的疊進，光固化SLA、SLM、SLS等技術(shù)的出現(xiàn)，也未曾影響到使用FDM技術(shù)的3D打印機設(shè)備在整個行業(yè)的應(yīng)用地位。

當(dāng)然在當(dāng)下隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，熔融沉積成型技術(shù)（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）由于其成型速度快、成本低，已成功應(yīng)用于文化、玩具、模型制作等諸多領(lǐng)域，是最具發(fā)展前景的3D打印技術(shù)之一。其成型過程涉及模型預(yù)處理、成型材料、工藝參數(shù)設(shè)置及后處理等多個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都可能引起誤差。通過對制件成型質(zhì)量分析來提高FDM質(zhì)量對未來制造業(yè)的發(fā)展是非常有意義的。

FDM技術(shù)和其它3D打印技術(shù)一樣，都是基于層層堆積成型原理，但它還具備以下幾個特點：

1）系統(tǒng)構(gòu)造和原理簡單，其主要采用的是熱熔型噴頭擠出成型，運行維護費用低，設(shè)備成本遠低于激光和等離子等高能束加熱裝置成型的方法；

2）使用材料無毒環(huán)保，適宜在辦公室環(huán)境安裝使用；

3）可以成型任意復(fù)雜程度的零件，產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)并行，根據(jù)零件的具體形狀和要求，適時改變成型工藝參數(shù)，從而控制成型質(zhì)量；

4）成型過程尤化學(xué)變化，制件的翹曲變形??；

5）原材料的利用率高，旦材料的壽命較長；

6）可直接制作彩色的模型。

設(shè)備盤點

Stratasys F120

外形尺寸：845 x 730 x 900 mm

成型尺寸：254 x 254 x 254 mm

模型材料：ABS-M30、ASA

支撐材料：SR-30 可溶性支撐材料

層厚：0.330/0.254/0.178 mm，3種層厚可選，最小層厚0.178mm

Uprint SE Plus

外形尺寸：635×660×787mm（1個材料倉）

         635×660×940mm（2個材料倉）

成型尺寸：203×203×152mm

模型材料：ABSplus

支撐材料：SR-30可溶性材料

層厚：0.330mm、0.0254mm

Stratasys F170

外形尺寸：1626 x 864 x 711 mm

成型尺寸：254 x 254 x 254 mm

模型材料：PLA、ABS-M30、ASA

支撐材料：QSR 可溶性支撐材料

層厚：0.330/0.254/0.178/0.127mm，4種層厚可選，最小層厚0.127mm

 Fortus380mc 

  外形尺寸：1270×901.7×1984mm

  成型尺寸：355×305×305mm

  模型材料：ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS、

                    FDM Nylon12

  支撐材料：可溶性支撐材料（針對ABS-ESD7、ABS-M30、ABS-M30i、ASA、

                    FDM Nylon12、PC-ABS、PC）；可剝離的支撐材料（針對PC-ISO）

  層厚：0.330mm、0.254mm、00.178mm、0.127mm，4種層厚可選，最小層厚0.127mm

  材料倉：材料和支撐各有1個倉。也可加載外置材料盒，實現(xiàn)長達 400小時的無人值守運行時間

Fortus 900mc

外形尺寸： 2772 x 1683 x 2027mm

成型尺寸：914.4 x 609.6 x 914.4mm

模型材料：ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS

                  FDM Nylon12、FDM Nylon6、FDM Nylon12CF、ULTEM9085、

                  ULTEM1010、ST-130、PPSF/PPSU共14種模型材料             

支撐材料：水溶性支撐材料ABS-M30、ABS-M30i、ABSi、ABS-ESD7、PC-ABS；

易除性支撐材料PC、PC-ISO、ULTEM 9085、PPSF/PPSU

層厚：0.508/0.330/0.254/0.178mm，4種層厚可選，最小層厚0.178mm

材料倉：有兩個模型材料倉和兩個支撐材料倉。也可加載外置材料盒，實現(xiàn)長達 400

小時的無人值守運行時間。

 stratasys H350 工業(yè)級3d打印機

成型尺寸：315x 208x 293

模型材料： ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7

整機重量/尺寸：825千克，1900x940x1730

層厚：100mm（0.004英寸）

完整構(gòu)型時間：11.62小時

Stratasys F770

外形尺寸：1950x1240x1960mm

成型尺寸：1000x610x610mm最大對角線長度 – 1,171 毫米 (46.1 英寸)

模型材料：ABS、ASA、SR-30

工作溫度：15~30度

設(shè)備重量：658KG

Fortus 450mc

外形尺寸：1295 x 902 x 1984 mm

成型尺寸：406 x 355 x 406 mm

模型材料： ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS、

ST-130、FDM Nylon12、Nylon12CF、ULTEM9085、ULTEM1010、Antero800NA

支撐材料：水溶性支撐材料（針對ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、AS A）；

易除性支撐材料（針對PC、PC-ISO、FDM 尼龍 12、ULTEM 9085、ULTEM 1010）

層厚：0.330/0.254/0.178/0.127mm，4種層厚可選，最小層厚0.127mm

材料倉：有兩個模型材料倉和兩個支撐材料倉。也可加載外置材料盒，實現(xiàn)長

達330小時的無人值守運行時間。

如何提高成型質(zhì)量

鑒于FDM過程中各階段的誤差對制件成型質(zhì)量的影響，提高制件成型質(zhì)量是FDM技術(shù)必然需求。在模型處理前期，采用對CAD實體模型直接進行切片的方法消除因STL文件格式所導(dǎo)致的截面輪廓線誤差以得到精確完整的實體截面輪廓線。優(yōu)化切片過程，改進切片算法，消除因切片可能導(dǎo)致輪廓冗余、輪廓線不清等問題。在構(gòu)造模型時盡可能地規(guī)避斜面的設(shè)計，設(shè)置合適的層厚以減少臺階效應(yīng)。注意制件在切片時的擺放位置和方向，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少或者避免過多的支撐，提高成型質(zhì)量同時也減小了成型的時間。

在成型過程中，優(yōu)化工藝參數(shù)。針對制件的大小、形狀等不同，得出不同的工藝參數(shù)以更好地提高成型件的精度和質(zhì)量。

選擇合理的后處理工藝，防止刮傷甚至是破壞工件，以保證處理后制件的精度。

FDM技術(shù)的參考指標(biāo)

尺寸精度是表征成型質(zhì)量好壞最為直接也是最重要的性能指標(biāo)。

尺寸精度越低，則成型質(zhì)量就越差。成型件的精度直接影響其是否能夠使用，超出成型件的誤差，可直接視為廢品或者次品，將不能夠進行應(yīng)用。因此，對尺寸精度的分析是分析FDM成型質(zhì)量的關(guān)鍵一步。影響FDM成型件尺寸精度的最主要因素是成型材料的收縮產(chǎn)生的誤差、后處理誤差以及成型過程中的工藝參數(shù)設(shè)置造成的誤差。

2.1.1成型材料的收縮產(chǎn)生的誤差

由FDM技術(shù)的成型原理可知，其成型材料需加熱成熔融態(tài)，再由噴頭擠出在工作臺，然后冷卻固化成型，在這一過程中，其實成型材料經(jīng)歷了由固態(tài)到熔融態(tài)再回到固態(tài)的物理變化過程，而期間所發(fā)生的主要是熱收縮。

熱收縮（Thermal shrinkage）主要是指熱塑性材料（ABS、石蠟等）因其固有的熱膨脹率而產(chǎn)生的體積變化，它是收縮產(chǎn)生的最主要原因。由熱收縮引起的收縮量為：

AL=8*L*AT其中，8為材料的線膨脹系數(shù)，/C；L為零件X/Y向尺寸，mm；AT為溫差，℃。

上式的8為材料在理想環(huán)境中的線膨脹系數(shù)，然而成型材料的實際收縮還會受到其成型件的形狀、成型尺寸以及成型過程中的工藝參數(shù)設(shè)置等因素單獨或交互制約，因此，必須通過實驗得出一個相對可靠的8.才能準(zhǔn)確的估算出成型件的收縮量，從而在FDM成型前期的三維建模過程對材料收縮的尺寸進行補償，以期得到尺寸精度較高的成型件。

FDM技術(shù)是軟件與硬件結(jié)合的綜合性技術(shù)，影響制件成型精度及質(zhì)量的因素很多，其影響又是多方面的，只有將軟件、設(shè)備以及成型材料等相結(jié)合才能整體提高制件成型質(zhì)量。隨著3D打印的發(fā)展，F(xiàn)DM技術(shù)將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。