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3D打印技術(shù)動態(tài)

FDM技術(shù)全稱:熔融層積成型(Fused Deposition Modeling)

發(fā)布時間:2018-03-02

FDM熔融層積成型技術(shù)已由美國STRATASYS公司在世界發(fā)達國家注冊了專利。
FDM熔融層積成型技術(shù)基本原理:以熱塑性成形材料絲為材料,材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化成液體,由計算機控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動,使熔化的熱塑材料絲通過噴嘴擠出,覆蓋于已建造的零件之上,并在極短的時間內(nèi)迅速凝固,形成一層材料。之后,擠壓頭沿軸向向上運動一微小距離進行下一層材料的建造。這樣逐層由底到頂?shù)囟逊e成一個實體模型或零件。
FDM熔融層積成型技術(shù)的特點:是使用、維護簡單,成本較低,速度快,一般復(fù)雜程度原型僅需要幾個小時即可成型,且無污染。
FDM熔融沉積工藝使用的材料:分為兩部分:一類是成型材料,另一類是支撐材料。

FDM快速成型工藝的優(yōu)點:
(1)成本低。熔融沉積造型技術(shù)用液化器代替了激光器,設(shè)備費用低;另外原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學物質(zhì)的污染,使得成型成本大大降低。
(2)采用水溶性支撐材料,使得去除支架結(jié)構(gòu)簡單易行,可快速構(gòu)建復(fù)雜的內(nèi)腔、中空零件以及一次成型的裝配結(jié)構(gòu)件。
(3)原材料以卷軸絲的形式提供,易于搬運和快速更換。
(4)可選用多種材料,如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS以及醫(yī)用ABS等。
(5)原材料在成型過程中無化學變化,制件的翹曲變形小。
(6)用蠟成型的原型零件,可以直接用于熔模鑄造。
(7)FDM系統(tǒng)無毒性且不產(chǎn)生異味、粉塵、噪音等污染。不用花錢建立與維護專用場地,適合于辦公室設(shè)計環(huán)境使用。
(8)材料強度、韌性優(yōu)良,可以裝配進行功能測試。
FDM快速成型工藝的缺點:
(1)原型的表面有較明顯的條紋。
(2)與截面垂直的方向強度小。
(3)需要設(shè)計和制作支撐結(jié)構(gòu)。
(4)成型速度相對較慢,不適合構(gòu)建大型零件。
(5)原材料價格昂貴。
(6)噴頭容易發(fā)生堵塞,不便維護。
FDM快速成型技術(shù)的應(yīng)用
FDM快速成型技術(shù)由于整個過程不需要模具,所以大量應(yīng)用于汽車、機械、航空航天、家電、通訊、電子、建筑、醫(yī)學、玩具等產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程,如產(chǎn)品外觀評估、方案選擇、裝配檢查、功能測試、用戶看樣訂貨、塑料件開模前校驗設(shè)計以及少量產(chǎn)品制造等,也應(yīng)用于政府、大學及研究所等機構(gòu)。用傳統(tǒng)方法須幾個星期、幾個月才能制造的復(fù)雜產(chǎn)品原型,用FDM成型法無需任何刀具和模具,瞬間便可完成。

四種快速成行技術(shù)主要工藝有四種基本類型:光固化成型法、分層實體制造法、選擇性激光燒結(jié)法和熔融沉積制造法。
1、光固化成形
SLA(Stereo lithography Apparatus)工藝也稱光造型、立體光刻及立體印刷,其工藝過程是以液態(tài)光敏樹脂為材料充滿液槽,由計算機控制激光束跟蹤層狀截面軌跡,并照射到液槽中的液體樹脂,而使這一層樹脂固化,之后升降臺下降一層高度,已成型的層面上又布滿一層樹脂,然后再進行新一層的掃描,新固化的一層牢固地粘在前一層上,如此重復(fù)直到整個零件制造完畢,得到1個三維實體模型。該工藝的特點是:原型件精度高,零件強度和硬度好,可制出形狀特別復(fù)雜的空心零件,生產(chǎn)的模型柔性化好,可隨意拆裝,是間接制模的理想方法。缺點是需要支撐,樹脂收縮會導(dǎo)致精度下降,另外光固化樹脂有一定的毒性而不符合綠色制造發(fā)展趨勢等。
2、分層實體制造
LOM(Laminated Object Manufacturing)工藝或稱為疊層實體制造,其工藝原理是根據(jù)零件分層幾何信息切割箔材和紙等,將所獲得的層片粘接成三維實體。其工藝過程是:首先鋪上一層箔材,然后用CO,激光在計算機控制下切出本層輪廓,非零件部分全部切碎以便于去除。當本層完成后,再鋪上一層箔材,用滾子碾壓并加熱,以固化黏結(jié)劑,使新鋪上的一層牢固地粘接在已成形體上,再切割該層的輪廓,如此反復(fù)直到加工完畢,再除切碎部分以得到完整的零件。該工藝的特點是工作可靠,模型支撐性好,成本低,效率高。缺點是前、后處理費時費力,且不能制造中空結(jié)構(gòu)件。
3、選擇性激光燒結(jié)
SLS(Selective Laser Sintering)工藝,常采用的材料有金屬、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作為成形材料。其工藝過程是:先在工作臺上鋪上一層粉末,在計算機控制下用激光束有選擇地進行燒結(jié)(零件的空心部分不燒結(jié),仍為粉末材料),被燒結(jié)部分便固化在一起構(gòu)成零件的實心部分。一層完成后再進行下一層,新一層與其上一層被牢牢地燒結(jié)在一起。全部燒結(jié)完成后,去除多余的粉末,便得到燒結(jié)成的零件。該工藝的特點是材料適應(yīng)面廣,不僅能制造塑料零件,還能制造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。造型精度高,原型強度高,所以可用樣件進行功能試驗或裝配模擬。
4、熔融沉積成形