時(shí)間：2016-04-08 09:13 來源：中關(guān)村在線 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次

FDM（Fused Deposition Modeling）中文全稱為熔融沉積成型，是目前應(yīng)用最為廣泛的3D打印技術(shù)，該技術(shù)是美國(guó)Stratasys公司于上世紀(jì)八十年代末發(fā)明。1992年該公司推出世界上第一款基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)，標(biāo)志著FDM技術(shù)步入商用階段。2009年FDM關(guān)鍵技術(shù)專利到期，各種基于FDM技術(shù)的3D打印公司開始大量出現(xiàn)，行業(yè)迎來快速發(fā)展期。

疊加的魅力 3D打印之熔融沉積成型技術(shù)

    對(duì)于3D打印而言，材料是關(guān)鍵所在，F(xiàn)DM技術(shù)路徑涉及的材料主要包括成型材料和支撐材料，根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，要求成型材料具有熔融溫度低、粘度低、粘結(jié)性好、收縮率小等特點(diǎn)；支撐材料要求具有能夠承受一定的高溫、與成型材料不浸潤(rùn)、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融 溫度、流動(dòng)性要好等特點(diǎn)。

    FDM應(yīng)用領(lǐng)域包括概念建模、功能性原型制作、制造加工、最終用途零件制造、修整等方面，涉及汽車、醫(yī)療、建筑、娛樂、電子等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)DM的應(yīng)用還在不斷拓展。

3D打印的電動(dòng)汽車

3D打印的醫(yī)療用具

3D打印的建筑

    FDM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括成本低、成型材料范圍較廣、環(huán)境污染較小、設(shè)備及材料體積較小、原料利用率高、后處理相對(duì)簡(jiǎn)單等；缺點(diǎn)包括成型時(shí)間較長(zhǎng)、精度低、需要支撐材料等。

    與其他3D打印技術(shù)相比，F(xiàn)DM技術(shù)不涉及激光、高溫、高壓等危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，同時(shí)其體積也較小，是成本相對(duì)較低的3D打印技術(shù)，能夠大量應(yīng)用于家庭及辦公室環(huán)境，隨著關(guān)鍵技術(shù)專利的到期，F(xiàn)DM的各種應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展，前景值得期待。

一、FDM技術(shù)的概況

1、3D打印技術(shù)路徑概況

    3D打印（3D Printing）技術(shù)，是在計(jì)算機(jī)控制下，基于“增材制造”原理， 立體逐層堆積離散材料，進(jìn)行零件原型或最終產(chǎn)品的成型與制造的技術(shù)。該技術(shù)以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，將3D實(shí)體變?yōu)槿舾蓚�(gè)2D平面，利用激光束、電子束、熱熔噴嘴等方式將粉末、熱塑性材料等特殊材料進(jìn)行逐層堆積粘結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

3D打印工藝原理

    經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)開發(fā)出多種3D打印技術(shù)路徑，從大類上劃分為擠出成型、粒狀物料成型、光聚合成型和其他成型幾大類，基礎(chǔ)成型主要代表技術(shù)路徑為熔融沉積成型（FDM）；粒狀物成型技術(shù)路徑主要包括電子束熔化成型（EBM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、三維打印（3DP）、選擇性熱燒結(jié)（SHS）等；光聚合成型主要包括光固化（SLA）、數(shù)字光處理（DLP）、聚合物噴射（PI）；其他技術(shù)包括激光熔覆快速制造技術(shù)（LENS）、熔絲制造（FFF）、 融化壓模（MEM）、層壓板制造（LOM）等。 

3D打印主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)
類型	技術(shù)	基本材料
擠出成型	熔融沉積（FDM）	熱塑性材料（如PLA、ABS）、共融金屬、可食用材料
粒狀物料成型	直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）	幾乎任何金屬合金
	電子束熔煉（EBM）	鈦合金
	選擇性熱燒結(jié)（SHS）	熱塑性粉末
	選擇性激光燒結(jié)（SLS）	熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末
	基于粉末床、噴頭和石膏的3D打印（PP）	石膏
光聚合成型	光固化成型（SLA）	光敏聚合物
	數(shù)字光處理 （DLP）	液體樹脂

熔融沉積成型FDM工藝一般是熱塑性材料，以絲狀形態(tài)供料

    其中FDM、SLA、LOM、SLS、3DP為主流技術(shù)，熔融沉積成型FDM工藝一般是熱塑性材料，以絲狀形態(tài)供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)；光固化快速成形SLA，又稱立體光刻、光成形等，是一種采用激光束逐點(diǎn)掃描液態(tài)光敏樹脂使之固化的快速成型工藝；疊層實(shí)體制造LOM工藝是快速原型技術(shù)中具有代表性的技術(shù)之一，是基于激光切割薄片材料、由黏結(jié)劑黏結(jié)各層成形；選擇性激光燒結(jié)SLS工藝，是采用紅外激光作為熱源來燒結(jié)粉末材料，并以逐層堆積方式成形三維零件的一種快速成形技術(shù)；3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。

2、FDM發(fā)展歷程

    熔融沉積成型（FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling）是上世紀(jì)八十年代末，由美國(guó)Stratasys公司發(fā)明的技術(shù)，是即光固化快速成型（SLA）和疊層實(shí)體 快速成型工藝（LOM）后的另一種應(yīng)用比較廣泛的3D打印技術(shù)路徑。1992年，Stratasys公司推出了世界上第一臺(tái)基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)——“3D 造型者（3D Modeler）”，這也標(biāo)志著FDM技術(shù)步入商用階段。由于FDM工藝不需要激光系統(tǒng)支持，成型材料多為ABS、PLA等熱塑性材料，因此性價(jià)比較高，是桌面級(jí)3D打印機(jī)廣泛采用的技術(shù)路徑。

太爾時(shí)代是國(guó)內(nèi)桌面級(jí)3D打印機(jī)的代表企業(yè)

    國(guó)內(nèi)方面，對(duì)于FDM技術(shù)的研究最早包括清華大學(xué)、西安交大、華中科大等幾所高效進(jìn)行，其中，清華大學(xué)下屬的企業(yè)于2000年推出了基于FDM技術(shù)的商用3D打印機(jī)，近年來也涌現(xiàn)出北京太爾時(shí)代、杭州先臨三維等多家將3D打印機(jī)技術(shù)商業(yè)化的企業(yè)。

    2009年FDM關(guān)鍵技術(shù)專利過期，基于FDM的3D打印公司開始大量出現(xiàn)，行業(yè)也迎來了快速發(fā)展期，相關(guān)設(shè)備的成本和售價(jià)也大幅降低，數(shù)據(jù)顯示，專利到期之后桌面級(jí)FDM打印機(jī)從超過1萬美元下降至幾百美元，銷售數(shù)量也從幾千臺(tái)上升至幾萬臺(tái)。

3、FDM工藝原理

     FDM的工作原理是將絲狀原料通過送絲部件送入熱熔噴頭，然后在噴頭內(nèi)被加熱融化，在電腦控制下噴頭沿著零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，將半流動(dòng)狀態(tài)的材料送到指定位置并最終凝固，同時(shí)與周圍材料粘結(jié)，選擇性地逐層融化與覆蓋，最終形成成品。

FDM成型過程簡(jiǎn)圖

    一套完成的FDM制造系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要指3D打印機(jī)本身，一臺(tái)利用FDM技術(shù)的3D打印機(jī)包括工作平臺(tái)、送絲裝置、加熱噴頭、儲(chǔ)絲設(shè)備和控制設(shè)備五大部分組成。

二、FDM系統(tǒng)材料

    材料是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵所在，對(duì)于FDM來說也不例外，F(xiàn)DM系統(tǒng)的材料主要包括成型材料和支撐材料，成型材料主要為熱塑性材料，包括ABS、PLA、人造橡膠、石蠟等；支撐材料目前主要為水溶性材料。

1、成型材料

    成型材料是利用FDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D打印的載體，對(duì)其粘度、熔融溫度、粘結(jié)性、收縮率等方面均有較高的要求，具體要求如下：

FDM技術(shù)對(duì)成型材料的要求
性能	具體要求	原因
粘度	低	材料的粘度低，流動(dòng)性好，阻力就小，有助于材料順利擠出。材料的流動(dòng)性差，需要很大的送絲壓力才能擠出，會(huì)增加噴頭的啟停響應(yīng)時(shí)間，從而影響成型精度。
熔融溫度	低	熔融溫度低可以使材料在較低溫度下擠出，有利于提高噴頭和整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的壽命，可以減少材料在擠出前后的溫差，減少熱應(yīng)力，從而提高原型的精度。
粘結(jié)性	高	FDM工藝時(shí)基于分層制造的一種工藝，層與層之間往往是零件強(qiáng)度最薄弱的地方，粘結(jié)性好壞決定了零件成型以后的強(qiáng)度，粘結(jié)性過低，有時(shí)在成型過程中因熱應(yīng)力會(huì)造成層與層之間的開裂。
收縮率	小	由于擠出時(shí)，噴頭內(nèi)部需要保持一定的壓力才能將材料順利擠出，擠出后材料絲一般會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹。如果材料收縮率對(duì)壓力比較敏感，會(huì)造成噴頭擠出的材料絲直徑與噴嘴的名義直徑相差太大，影響材料的成型精度，F(xiàn)DM成型材料的收縮率對(duì)溫度太敏感，否則會(huì)產(chǎn)生零件翹曲、開裂。

    總結(jié)起來，F(xiàn)DM對(duì)成型材料的具體要求是熔融溫度低、粘度低、粘結(jié)性好、收縮率小。根據(jù)上述特性，目前市場(chǎng)上主要的FDM成型材料包括 ABS、PC、PP、 PLA、合成橡膠等。

    ABS材料。ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，為五大合成樹脂之一，具有抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。

ABS材料

    作為一種用途廣泛的合成樹脂，ABS價(jià)格主要影響因素為國(guó)際原油價(jià)格，近期國(guó)際原油價(jià)格持續(xù)低迷，ABS價(jià)格也出現(xiàn)下跌，2015年以來ABS均價(jià)為12451元/噸，較2015年均價(jià)下跌14%，預(yù)計(jì)短期內(nèi)ABS價(jià)格很難出現(xiàn)上漲，從歷年的情況看，ABS均價(jià)在15000元/噸左右。

    PC材料。PC即聚碳酸酯，是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型，具有高彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣、高度透明性及自由染色性、成形收縮率低、尺寸安定性良好、耐疲勞性佳、耐候性佳、電氣特性優(yōu)、無味無臭對(duì)人體無害符合衛(wèi)生安全等特點(diǎn)，可用于光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多個(gè)領(lǐng)域。

PC材料具有高彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣、高度透明性等特點(diǎn)

PC材料的光盤

    隨著產(chǎn)能的不斷擴(kuò)增，PC價(jià)格近年來總體上呈下跌趨勢(shì)，2015年以來，由于下游需求的回暖，PC均價(jià)為19250元/噸，較去年同期上漲8%左右，從近年來的情況看，2010年以來 PC均價(jià)為19650元/噸。

    PP材料。PP即聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，其無毒、無味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使 用。具有良好的介電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時(shí)變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。

PP材料無毒、無味、密度小，具有良好的介電性能和高頻絕緣性

    2015年以來，在國(guó)際原油價(jià)格持續(xù)低迷背景下，PP失去成本支撐，價(jià)格有所下滑，2015年以來均價(jià)為10196元/噸，較2014年均價(jià)下跌14%，統(tǒng)計(jì)顯示，2006年以來PP均價(jià)為12120元/噸。

    PLA材料。PLA即聚乳酸，其熱穩(wěn)定性好，有好的抗溶劑性，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的產(chǎn)品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，目前主要用于服裝、工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。

PLA材料熱穩(wěn)定性好，有好的抗溶劑性

    目前PLA均價(jià)在 21000元/噸左右，其價(jià)格高于ABS、PC、PP等石化路徑工程塑料，原因是聚乳酸原料來自于玉米等農(nóng)作物生物發(fā)酵，成本相對(duì)較高，也因?yàn)槿绱耍�其環(huán)境友好程度較高。

    合成橡膠材料。為了區(qū)別于天然橡膠，統(tǒng)一將用化學(xué)方法人工合成的橡膠稱為合成橡膠，能夠有效彌補(bǔ)天然橡膠產(chǎn)量不足的問題，合成橡膠一般在性能上不如天然橡膠全面，但它具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通及日常生活中。

    支撐材料。顧名思義是在3D打印過程中對(duì)成型材料起到支撐作用的部分，在打印完成后，支撐材料需要進(jìn)行剝離，因此也要求其具有一定的性能，目前采用的支撐材料一般為水溶性材料，即在水中能夠溶解，方便剝離。具體特性要求如下表：

FDM技術(shù)對(duì)支撐材料的要求
性能	具體要求	原因
耐溫性	耐高溫	由于支撐材料要與成型材料在支撐面上接觸，所以支撐材料必須能夠承受成型材料的高溫，在此溫度下不產(chǎn)生分解與融化。
與成型材料的親和性	與成型材料不浸潤(rùn)	支撐材料是加工中采取的輔助手段，在加工完畢后必須除掉，所以支撐材料與成型材料的親和性不應(yīng)太好。
溶解性	具有水溶性或者酸溶性	對(duì)于具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔隙等原型，為了便于后處理，可通過支撐材料在某種液體里溶解而去支撐。由于現(xiàn)在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，該材料一般可以溶解在有機(jī)溶劑中，所以不能使用有機(jī)溶劑。目前，已開發(fā)出水溶性支撐材料。
熔融溫度	低	具有較低的熔融溫度可以使材料在較低的溫度擠出，提高噴頭的使用壽命。
流動(dòng)性	高	由于支撐材料的成型精度要求不高，為了提高機(jī)器的掃描速度，要求支撐材料具有很好的流動(dòng)性，相對(duì)而言，對(duì)于粘性可以差一些。

    總結(jié)起來，F(xiàn)DM對(duì)支撐材料的具體要求是能夠承受一定的高溫、與成型材料不浸潤(rùn)、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融溫度、流動(dòng)性要好等。

三、FDM技術(shù)的應(yīng)用

    根據(jù)國(guó)際3D打印巨頭，同時(shí)也是FDM發(fā)明者的Stratasys公司資料顯示，F(xiàn)DM應(yīng)用領(lǐng)域包括概念建模、功能性原型制作、制造加工、最終用途零件制造、修整等方面，涉及汽車、醫(yī)療、建筑、娛樂、電子、教育等領(lǐng)域。

1、概念建模

    概念建模的應(yīng)用主要涉及建筑模型、人體工程學(xué)研究、市場(chǎng)營(yíng)銷和設(shè)計(jì)方面。

3D打印建筑模型

    建筑建模。計(jì)算機(jī)模擬在工程設(shè)計(jì)和建筑領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)一段時(shí)間。但是，建筑可視化的傳統(tǒng)做法是使用木材或泡沫板制作建筑的等比例模型。這使得建筑師可以看到建筑在實(shí)際空間中如何矗立，以及是否存在任何可以改正的問題。而3D打印結(jié)合了計(jì)算機(jī)模擬的精確性和等比例模型的真實(shí)性，能夠有效降低設(shè)計(jì)成本和開發(fā)時(shí)間，同時(shí)通過等比例的模型可以對(duì)建筑進(jìn)行改良，增加安全性和合理性。

3D打印符合人體工程學(xué)的鍵盤

    人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。正確的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)預(yù)防受傷以及加強(qiáng)工作效率必不可少。3D打印的模型允許在開發(fā)流程期間就對(duì)人體工程學(xué)性能進(jìn)行精確地測(cè)試。通過3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)作出逼真的模型，再現(xiàn)產(chǎn)品每個(gè)單獨(dú)部件的物理特性。在多次測(cè)試周期期間可以對(duì)材料進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)在將產(chǎn)品全面投入生產(chǎn)前對(duì)其人體工程學(xué)方面進(jìn)行優(yōu)化。

3D打印奧斯卡小金人

    市場(chǎng)營(yíng)銷和設(shè)計(jì)。利用FDM技術(shù)構(gòu)建的模型可以進(jìn)行打磨、上漆、甚至鍍鉻，從而達(dá)到與新產(chǎn)品最終外觀一致的目的。FDM使用生產(chǎn)級(jí)的熱塑塑料，因此模型可以獲得與最終產(chǎn)品一樣的耐用性和使用感受。

2、功能性原型制作

    在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，可以利用FDM技術(shù)快速獲得產(chǎn)品原型，而通過FDM技術(shù)獲得的原型本身具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等性能，能夠通過原型進(jìn)行各種性能測(cè)試，以改進(jìn)最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的時(shí)間。

3、制造加工

    由于FDM技術(shù)可以采用高性能的生產(chǎn)級(jí)別材料，可以在很短的時(shí)間內(nèi)制造標(biāo)準(zhǔn)工具，并可進(jìn)行小批量生產(chǎn)，通過小批量生產(chǎn)可以使用與最終產(chǎn)品相同的流程和材料來創(chuàng)建原型，并在等待最終模具從車間發(fā)往各地的同時(shí)，即可將新產(chǎn)品上市。

4、最終用途零件

    FDM技術(shù)可制造業(yè)界最為耐用、穩(wěn)定、可重復(fù)使用的部件。其精度可媲美注塑成形，且能使用多種熱塑性材料，通過FDM技術(shù)，制造商可以抓住更多小批量制造、定制最終用途零件和工廠自動(dòng)化的機(jī)會(huì)。

5、FDM應(yīng)用案例

    豐田公司利用FDM技術(shù)制作母模

    豐田公司采用FDM工藝制作右側(cè)鏡支架和四個(gè)門把手的母模，通過快速模具技術(shù)制作產(chǎn)品而取代傳統(tǒng)的CNC制模方式，使得2000 Avalon車型的制造成本顯著降低，右側(cè)鏡支架模具成本降低20萬美元，四個(gè)門把手模具成本降低30萬美元。FDM工藝已經(jīng)為豐田公司在轎車制造方面節(jié)省了200萬美元。

    美國(guó)Mizunos公司利用FDM技術(shù)制造新產(chǎn)品母模

    Mizuno是世界上最大的綜合性體育用品制造公司，公司計(jì)劃開發(fā)一套新的高爾夫球桿，通常需要13個(gè)月的時(shí)間。FDM的應(yīng)用大大縮短了這個(gè)過程，設(shè)計(jì)出的新高爾夫球頭用FDM制作后，可以迅速地得到反饋意見并進(jìn)行修改，大大加快了造型階段的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，一旦設(shè)計(jì)定型，F(xiàn)DM最后制造出的ABS原型就可以作為加工基準(zhǔn)在CNC機(jī)床上進(jìn)行鋼制母模的加工。新的高爾夫球桿整個(gè)開發(fā)周期在7個(gè)月內(nèi)就全部完成，縮短了40%的時(shí)間。目前，F(xiàn)DM快速原型技術(shù)已成為Mizuno美國(guó)公司在產(chǎn)品開發(fā)過程中起決定性作用的組成部分。

    FDM技術(shù)在福特汽車公司中的應(yīng)用

福特車門襯板

    福特公司常年需要部件的襯板，當(dāng)部件從一廠到另一廠的運(yùn)輸過程中，襯板用于支撐、緩沖和防護(hù)。襯板的前表面根據(jù)部件的幾何形狀而改變。福特公司一年間要采用一系列的襯板，一般地，每種襯板改型要花費(fèi)成千萬美元和12周時(shí)間制作必需的模具。新襯板的注塑消失模被聯(lián)合公司選作生產(chǎn)部后，部件的蠟靠模采用FDM制作，制作周期僅3天。其間，必須小心的檢驗(yàn)蠟靠模的尺寸，測(cè)出模具收縮趨向。緊接著從鑄造石蠟?zāi)７�出A2鋼模，該處理過程將花費(fèi)一周時(shí)間。模具接著車削外表面，劃上修改線和水平線以便機(jī)械加工。該模具在模具后部設(shè)計(jì)成中空區(qū)，以減少用鋼量，中空區(qū)填入化學(xué)粘結(jié)瓷。僅花5周時(shí)間和一半的原來成本，而且制作的模具至少可生產(chǎn)3萬套襯板。采用FDM工藝后，福特汽車公司大大縮短了運(yùn)輸部件襯板的制作周期，并顯著降低了制作成本。

四、FDM技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

    與其他3D打印技術(shù)路徑相比，F(xiàn)DM具有成本低、原料廣泛等優(yōu)點(diǎn)，同樣存在成型精度低、支撐材料難以剝離等特點(diǎn)，下面做簡(jiǎn)要分析。

FDM技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

1、具有的優(yōu)點(diǎn)

    成本低。FDM技術(shù)不采用激光器，設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較低，而其成型材料 也多為 ABS、PC 等產(chǎn)用工程塑料，成本同樣較低，因此目前桌面級(jí)3D打印機(jī)多采用FDM技術(shù)路徑。

    成型材料范圍較廣。通過上述分析我們知道，ABS、PLA、PC、PP 等熱塑性材料均可作為FDM路徑的成型材料，這些都是常見的工程塑料，易于取得，且成本較低。

    環(huán)境污染較小。在整個(gè)過程中只涉及熱塑材料的熔融和凝固，且在較為封閉的3D打印室內(nèi)進(jìn)行，且不涉及高溫、高壓，沒有有毒有害物質(zhì)排放，因此，環(huán)境友好程度較高。

    設(shè)備、材料體積較小。采用FDM路徑的3D打印機(jī)設(shè)備體積較小，而耗材也是成卷的絲材，便于搬運(yùn)，適合于辦公室、家庭等環(huán)境。

    原料利用率高。沒有使用或者使用過程中廢棄的成型材料和支撐材料可以進(jìn)行回收，加工再利用，能夠有效提高原料的利用效率。

    后處理相對(duì)簡(jiǎn)單。目前采用的支撐材料多為水溶性材料，剝離較為簡(jiǎn)單，而其他技術(shù)路徑后處理往往還需要進(jìn)行固化處理，需要其他輔助設(shè)備，F(xiàn)DM則不需要。

2、存在的缺點(diǎn)

    成型時(shí)間較長(zhǎng)。由于噴頭運(yùn)動(dòng)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，成型過程中速度受到一定的限制，因此一般成型時(shí)間較長(zhǎng)，不適于制造大型部件。

    需要支撐材料。在成型過程中需要加入支撐材料，在打印完成后要進(jìn)行剝離，對(duì)于一些復(fù)雜構(gòu)件來說，剝離存在一定的困難。另外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些采用3D打印廠家已經(jīng)推出了不需要支撐材料的機(jī)型，該缺點(diǎn)正在被逐步克服。

3、與其他3D打印技術(shù)的對(duì)比

FDM技術(shù)更適合于對(duì)精度要求不高的桌面級(jí)3D打印機(jī)

    與SLA、LOM、SLS 等成熟3D打印技術(shù)相比，F(xiàn)DM具有自己的特點(diǎn)，總體來說，F(xiàn)DM技術(shù)適合于對(duì)精度要求不高的桌面級(jí)3D打印機(jī)，易于推廣，市場(chǎng)空間也較大。

總結(jié)與展望

    由于在加工過程中不涉及激光技術(shù)，整體設(shè)備體積較小，耗材獲取較為容易，打印成本也相對(duì)較低，因此FDM技術(shù)路徑是面向個(gè)人的3D打印機(jī)的首選技術(shù)，通過采用FDM技術(shù)的3D打印機(jī)，設(shè)計(jì)人員可以在很短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)并制作出產(chǎn)品原型，并通過實(shí)體對(duì)產(chǎn)品原型進(jìn)行改進(jìn)，與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)建模相比，能夠真實(shí)的將實(shí)物展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員的面前。同時(shí)FDM技術(shù)也可以在各種文娛創(chuàng)意領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，能夠滿足人們對(duì)一些產(chǎn)品的個(gè)性化定制服務(wù)，隨著人民生活水平的提高，這種需求將不斷增加。同時(shí)由于FDM技術(shù)專利已經(jīng)到期，其大面積推廣已經(jīng)不存在障礙，因此我們預(yù)計(jì)采用FDM技術(shù)路徑的3D打印機(jī)，特別是桌面級(jí)3D打印機(jī)的市場(chǎng)空間將急劇增加。

(責(zé)任編輯：admin)

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