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熔融沉积建模 - FDM 3D 打印技术也称为熔丝制造 - FFF 3D 打印技术，是最流行的增材制造技术之一。它是迄今为止最受欢迎和最广泛的3D 打印技术在世界上。
这项技术出现于 2004 年，此后在各个领域得到普及，其应用也涵盖了各个领域。
在这里，我们将通过本文解释这项技术到底是什么？

什么是熔融沉积建模？

对于许多人来说，FDM 3D 打印机通常是进入 3D 打印世界的第一步.在设计、工程和制造中，它通常用作快速验证概念模型并帮助设计团队在进一步开发功能原型之前达成共识的工具。

FDM 3D 打印机有多种类型，尺寸和价格各不相同。其打印技术和工作流程的简单性使其成为 3D 打印领域的新手的理想选择，无需太多投资即可开始。但是，值得注意的是，FDM 打印机在追求部件质量和性能时通常会妥协。对于那些对功能性能、防水性、各向同性或光滑表面有更高要求的用户，SLA 和 SLS 3D 打印机可能是更好的选择。

FDM 3D 打印的工作原理是什么？

熔融沉积建模是最常见的 3D 打印技术之一的原因之一是该过程的简单性。FDM 过程可分为以下步骤。

第 1 步：CAD 设计
第一步是设计过程，涉及使用计算机辅助设计 （CAD） 软件创建 3D 数字模型。设计过程概述了 3D 打印产品的大小和形状。

第 2 步：切片

CAD 设计完成后，使用专门的软件将 3D 模型切成薄层。然后将每一层转换为代码，指示 3D 打印机如何沉积材料。

第 3 步：液化

切片后的 CAD 设计被发送到 FDM 3D 打印机，在那里，固体建筑细丝材料（通常是丙烯腈丁二烯苯乙烯或聚乳酸）在液化头中被加热至液化点。

FDM 有哪些优势？

熔融沉积成型 （FDM） 的优势主要体现在以下几个方面：

• 低成本：该设备相对实惠，材料成本低，适合大众消费，应用广泛。
  易于作：技术成熟，便于用户使用，适用于家庭、学校和小型工作室。
• 多种材料：支持多种热塑性材料，如 PLA、ABS 等，您可以根据需要选择合适的材料。
• 环保：使用无毒或低毒材料，对环境和人类健康影响小。
• 支撑结构易于设计：当需要支撑结构时，设计相对简单，易于拆卸。
• 灵活的打印尺寸：打印尺寸可根据需要进行调整，以适应不同的应用场景。

FDM 有哪些限制？

熔融沉积成型 （FDM） 的缺点主要包括以下几个方面：

1. 有限精度：受喷嘴直径和层厚的限制，打印精度相对较低。
2. 需要支撑结构：在打印复杂或悬挂的结构时，通常需要添加支撑结构，这会增加后处理工作量。
3. 堆垛方向的强度较弱：由于物体是逐层堆叠的，因此堆叠方向的强度通常较弱。
4. 成型速度相对较慢：与其他一些 3D 打印技术相比，FDM 的成型速度较慢。
5. 平均表面质量：打印对象的表面可能有层次或不平整。

FDM 与 SLA 和 SLS 相比如何？

以下是 FDM 和 SLA、SLS 和 SLM 技术的比较分析：

FDM 和 SLA（立体光固化成型）之间的比较分析：

• 表面质量：SLA 技术利用液态树脂的激光固化逐层构建物体，这使得其打印物体的表面通常呈现出更光滑、更细腻的纹理。目前，传统的激光成型工艺已经可以实现高质量产品的快速制造。相比之下，由于 FDM 技术使用熔融的热塑性材料逐层堆积，这可能会导致其表面出现纹理或小的不平整。
• 成本：与 FDM 相比，SLA 技术所需的设备和材料成本通常更昂贵。由于 SLA 依赖于高精度激光设备和液态树脂，因此 FDM 主要基于相对简单的热熔挤出技术和热塑性材料。

FDM 和 SLS（选择性激光烧结）之间的比较分析：

• SLS 技术使用激光烧结粉末材料以形成物体。粉末之间的这种自然结合意味着在打印复杂结构时不需要额外的支撑结构。当 FDM 需要打印悬挂或复杂的结构时，为了确保高质量的打印，通常会增加支撑结构。因此，SLS 在无支撑打印技术方面显示出更大的优势。
• 在材料选择方面：虽然 FDM 和 SLS 都可以支持各种不同的材料，但 SLS 通常能够处理更广泛的粉末材料，包括一些高性能聚合物和金属粉末（尽管金属粉末的 SLS 打印成本高昂且技术复杂）。

FDM 和 SLM（选择性激光熔化）的比较分析：

• 关于材料的适应性：FDM 技术主要用于打印塑料制品，如 PLA、ABS 等。SLM 技术主要使用激光熔化金属粉末形成物体。因此，该技术特别适用于金属零件的生产。SLM 由于其对高强度、高硬度和高耐腐蚀性的要求，在这些领域显示出其不可替代的优势。
• 在不同的应用场景中，由于材料适应性的差异，FDM 和 SLM 的使用场景存在明显差异。FDM 更适合原型制作、教育展示和产品设计等许多领域;SLM 更适合航空航天和医疗领域。

FDM 打印使用哪些材料？

FDM（熔融沉积成型）打印主要使用以下类型的材料：

材料	特征	应用
PLA （聚乳酸）	环保可降解，生物相容性好，收缩率低，易打印，但耐热性差	教育、原型设计、家居装饰、玩具等
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）	强度高，韧性好，耐热性和耐化学性好，但打印时容易翘曲	汽车、电子、航空航天、玩具等的原型设计
PETG公司	强度高、韧性好、透明度高、耐化学性和耐热性比 PLA 好，打印难度适中	包装、容器、透明部件、原型制作等
PC （聚碳酸酯）	高强度、高韧性、优异的耐热性和抗冲击性，但难以打印	电子、汽车零部件、安全防护用品等
PC-ABS	结合PC和ABS的优点，具有高强度、高韧性、耐热性和耐化学性	汽车、航空航天、电子等要求苛刻的领域
PPSF（聚苯砜）	极高的耐热性（高热变形温度）、良好的耐化学药品性和优异的机械性能	高温环境部件、化学加工设备、航空航天部件等
尼龙 12	韧性强，耐化学性好，抗疲劳性高，支持反复捕捉匹配测试	航空航天、汽车、消费品行业和其他需要高强度和耐化学性的部件

FDM 的最佳应用是什么？

FDM（熔融沉积建模）的应用主要包括以下几个方面：

1. 成型：FDM 技术通常用于快速生成产品原型，帮助设计师和工程师验证设计概念、识别潜在问题并相应地优化设计。
2. 教育领域：在教育领域，FDM 3D 打印机已成为重要的教学工具。学生可以通过实际作学习 3D 建模和打印技术，培养创新思维和动手能力。
3. 制造业：在制造业中，FDM 技术用于小批量生产和定制制造。它可以打印各种复杂形状和结构的零件，以满足特定需求。
4. 医疗领域：医疗领域也是FDM技术的一个重要应用领域。它可用于制造医疗设备，例如手术导板、假肢和矫形器，以及患者特定的治疗模型和康复辅助工具。
5. 艺术和创意产业：在艺术和创意产业中，FDM 技术为艺术家和设计师提供了更多的创作可能性。他们可以使用 FDM 技术打印各种形状和结构的艺术品和装饰品。
6. 建筑设计和模型制作：在建筑领域，FDM 技术用于生成建筑模型和组件，以帮助建筑师进行设计和规划。这些模型可用于多种目的，包括演示、教学和研究。

如何提高 FDM 打印质量？

提高 FDM 打印质量可以从多个方面开始。以下是一些具体的方法和建议：

1. 调整打印参数

• 加热床加热：适度提高热床的温度，以提高材料附着力并减少边缘翘曲，但必须防止过热。
• 喷嘴温度控制：根据物料特性选择合适的喷嘴温度，确保物料顺利熔化，避免流动性过大。
• 减速打印：降低打印速度，尤其是第一层，以减少热胀冷缩的影响，提高精度。
• 合理的层高：较小的层高会降低阶梯效应并提高表面质量，但它需要在打印时间和成本之间进行权衡。

2. 优化模型和支持

• 简化结构：减少支撑使用，减少打印时间和成本，并提高质量。
• 合理支持：合理选择支撑类型和布局，避免过度粘附。

3. 耗材选择和打印机维护

• 高质量的耗材：选择纯度高、尺寸细的耗材，以减少层间间隙和翘曲，避免劣质耗材受潮。
• 定期维护：保持打印机清洁润滑，定期检查和更换磨损部件，确保稳定运行。

4. 后处理技术

研磨和抛光：去除表面缺陷并提高表面质量。
涂层处理：如喷漆和电镀，以增加美观性、耐用性和功能性。

总结

熔融沉积成型 （FDM） 是一种 3D 打印技术，它使用热塑性细丝材料进行加热和熔化，然后逐层沉积。随着科学技术的不断进步，FDM 技术在材料、设备、软件等方面取得了重大发展。目前，FDM 已成为 3D 打印市场上应用最广泛的技术之一，其市场渗透率超过 65%。在医疗、教育、娱乐等领域，FDM 技术发挥着越来越重要的作用。同时，随着技术的不断成熟和成本的进一步降低，FDM 技术有望在更多领域得到更广泛的应用。

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常见问题

1.什么是熔融沉积成型 （FDM）？

熔融沉积成型 （FDM） 是一种广泛使用的 3D 打印技术。它将热塑性材料（如 ABS、PLA 等）加热至熔融状态，然后通过小喷嘴逐层挤出，并堆叠在平台上，形成三维物体。

2.FDM 技术如何运作？

FDM 技术的工作原理比较简单。首先，将热塑性细丝材料送入加热的喷嘴并熔化。然后，计算机控制的喷嘴以预设路径在平台上移动，逐层挤出熔融材料。随着每一层的积累，最终会形成一个完整的三维对象。

3.FDM 可以打印哪些材料？

FDM 打印常用的材料包括 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）、尼龙、PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇）等。这些材料具有不同的物理和化学特性，适用于不同的应用场景。

FDM 技术 4.In 哪些领域使用？

FDM 技术在许多领域都有广泛的应用。例如，在教育领域，FDM 打印机用于教学和科学研究;在设计领域，设计师使用 FDM 技术快速制作原型;在制造业中，FDM 技术用于生产零件、工具和功能部件;此外，FDM 技术在医疗、航空航天、汽车等领域也发挥着重要作用。

资源

1.熔丝制造

2.熔融沉积建模对 3D 打印 PLA 物体进行表面改性：综述

3.用碳纳米管增强的聚乙烯醇，用于熔融沉积建模