逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程（第2版）課件：了解FDM技術(shù)

了解FDM技術(shù)《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》

現(xiàn)狀：

FDM是當(dāng)前應(yīng)用較

為廣泛的一種3D打印技術(shù)。

原料：絲材

(如工程塑料

ABS、聚碳酸酯PC等)

組成部分：噴嘴、擠出機(jī)、工作臺(tái)等

1.FDM技術(shù)簡(jiǎn)介擠出機(jī)《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》工作臺(tái)噴嘴此視頻資源來源于網(wǎng)絡(luò)，本視頻僅用于教學(xué)FDM的成型原理：噴頭底部帶有細(xì)微噴嘴

(直徑一般為0.2-0.6mm)

，材料通過噴嘴輸出，

將絲狀的熱塑性材料加熱熔化，在計(jì)算機(jī)控制下，噴頭根據(jù)3D模型的數(shù)據(jù)移動(dòng)到指定位

置，將熔融狀態(tài)下的液體材料擠噴出來并最終凝固，材料被噴出來后沉積在前一層已固化

的材料上，通過材料逐層堆積形成最終的成品。

2.FDM的成型原理《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》ü前處理：對(duì)模型進(jìn)行CAD三維建模，建

模后保存成STL文件格式，再將模型導(dǎo)

入切片軟件中，進(jìn)行分層切片。

3.FDM的工藝過程《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》?UG

、

Pro/E

等錐齒輪三維模型此視頻資源來源于網(wǎng)絡(luò)，本視頻僅用于教學(xué)

3.FDM的工藝過程《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》ü熔融成型過程ü后處理：完成打印后，打開成型室，將

零件取出來。沖洗或剝?nèi)ビ糜谥瘟慵?/p>

的支撐材料，整個(gè)過程到此結(jié)束。

3.FDM的工藝過程《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》錐齒輪成型件4.1優(yōu)點(diǎn)①

操作環(huán)境干凈、

安全。

由于沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)

，不使用激光

，可在辦公室環(huán)境下進(jìn)

行。②

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(fèi)用低；

另外原材料的利用效率高

且沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的污染

，使得成型成本大大降低。③

尺寸精度較高

，表面質(zhì)量較好

，易于裝配。

可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件。④

易搬運(yùn)和更換。

原材料以卷軸絲的形式提供

，易于搬運(yùn)和快速更換。⑤

可選用多種材料。

如可染色的ABS和醫(yī)用ABS、

PC、

PPSF、

澆鑄用蠟和人造橡膠。

4.FDM技術(shù)特點(diǎn)《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》4.2缺點(diǎn)①

打印精度較低。

難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件

，做小件或精細(xì)件時(shí)精度不如SLA。②

成型時(shí)間長(zhǎng)。

需要對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆

，成型時(shí)間較長(zhǎng)。③

原材料價(jià)格昂貴。④

需要設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)。⑤

成型物體表面粗糙。

4.FDM技術(shù)特點(diǎn)《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》ü在電器領(lǐng)域的應(yīng)用國(guó)內(nèi)的極光創(chuàng)新公司采用FDM工藝為用戶定制的臺(tái)

燈

，使用玉米淀粉制作的環(huán)保材料PLA3D打印而成，

既健康無害

，又帶有高科技性。

5.FDM技術(shù)的應(yīng)用《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》采用LOM工藝制作的臺(tái)燈ü在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用在房屋建設(shè)中

，為了更好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和展示建筑

結(jié)構(gòu)

，設(shè)計(jì)圖紙與建筑模型是必不可少的。

以往手工

制作的模型

，大多精度不夠

，而3D打印技術(shù)則彌補(bǔ)

了其不足

，

3D打印出的建筑模型更加立體、

更加直

接

，能更好地表達(dá)設(shè)計(jì)者的思想。

5.FDM技術(shù)的應(yīng)用《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》采用LOM工藝制作的建筑模型ü聚合物材料材料是促進(jìn)FDM3D打印機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵

，

目前常用于FDM打印機(jī)上的聚合物有PLA、

ABS、

PA、

PP、

PCL、

PEEK等

，但是該類材料存在的共性問題就是打印制件機(jī)械強(qiáng)度較差

，

限制了其在工

程結(jié)構(gòu)件方面的應(yīng)用。

為了提升FDM打印部件的機(jī)械性能并滿足承重要求

，纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)

合材料被越來越多地引入到FDM加工中

，這在工業(yè)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

6.FDM技術(shù)的發(fā)展前景《逆向設(shè)計(jì)與3D打印案例教程》ü聚合物材料研究人員發(fā)現(xiàn)

，添加單一類型的短纖維或連續(xù)纖維往往會(huì)增加復(fù)合材料的某些機(jī)械性能

，但同時(shí)

會(huì)降低其他機(jī)械行為。

因此

，不能只通過使用一種纖維來達(dá)到復(fù)合材料的性能平衡。

為了克服上

述缺點(diǎn)和限制

，多種纖維混合和多種混合形式

(統(tǒng)稱混合纖維)

可以減少短纖維和連續(xù)纖維的弱

點(diǎn)

，可全面提升制件機(jī)械性能且可自由設(shè)計(jì)制件其它性能。ü設(shè)備研制大尺寸高溫FDM成型裝備

，是將FDM技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域推廣的關(guān)鍵一步。在前期工作基礎(chǔ)上，

通過對(duì)打印機(jī)結(jié)構(gòu)及控制軟件進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)

，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性顯著提高

，打印精度和打印速度

分別由±0.2mm、

50mm/s提高到±0.1mm、

120mm/s。

打印精度已與多數(shù)商用桌面打印機(jī)

相當(dāng)

，成型速度優(yōu)于大部分桌面型打印機(jī)。