3D打印技術(shù)之FDM熔融沉積成型工藝（Fused Deposition Modeling）

　　　熔融沉積成型工藝（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）是繼LOM工藝和SLA工藝之后發(fā)展起來(lái)的一種3D打印技術(shù)。該技術(shù)由Scott Crump于1988年發(fā)明，隨后Scott Crump創(chuàng)立了Stratasys公司。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。

　　　熔融沉積有時(shí)候又被稱(chēng)為熔絲沉積，它將絲狀的熱熔性材料進(jìn)行加熱融化，通過(guò)帶有微細(xì)噴嘴的擠出機(jī)把材料擠出來(lái)。噴頭可以沿X軸的方向進(jìn)行移動(dòng)，工作臺(tái)則沿Y軸和Z軸方向移動(dòng)（當(dāng)然不同的設(shè)備其機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也許不一樣），熔融的絲材被擠出后隨即會(huì)和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺(tái)將按預(yù)定的增量下降一個(gè)厚度，然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。下面我們一起來(lái)看看FDM的技術(shù)原理（如圖所示）：
　　　

　　                      圖 FDM熔融沉積成型工藝
　　熱熔性絲材（通常為ABS或PLA材料）先被纏繞在供料輥上，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)有D(zhuǎn)，絲材在主動(dòng)輥與從動(dòng)輥的摩擦力作用下向擠出機(jī)噴頭送出。在供料輥和噴頭之間有一導(dǎo)向套，導(dǎo)向套采用低摩擦力材料制成以便絲材能夠順利準(zhǔn)確地由供料輥送到噴頭的內(nèi)腔。
　　噴頭的上方有電阻絲式加熱器，在加熱器的作用下絲材被加熱到熔融狀態(tài)，然后通過(guò)擠出機(jī)把材料擠壓到工作臺(tái)上，材料冷卻后便形形成了工件的截面輪廓。
　　采用FDM工藝制作具有懸空結(jié)構(gòu)的工件原型時(shí)需要有支撐結(jié)構(gòu)的支持，為了節(jié)省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM設(shè)備會(huì)采用了雙噴頭的設(shè)計(jì)，一個(gè)噴頭負(fù)責(zé)擠出成型材料，另外一個(gè)噴頭負(fù)責(zé)擠出支撐材料。
　　一般來(lái)說(shuō)，用于成型的材料絲相對(duì)更精細(xì)一些，而且價(jià)格較高，沉積效率也較低。用于制作支撐材料的絲材會(huì)相對(duì)較粗一些，而且成本較低，但沉積效率會(huì)更高些。支撐材料一般會(huì)選用水溶性材料或比成型材料熔點(diǎn)低的材料，這樣在后期處理時(shí)通過(guò)物理或化學(xué)的方式就能很方便地把支撐結(jié)構(gòu)去除干凈。

   FDM快速模型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 1.操作環(huán)境干凈、安全可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行。（沒(méi)有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)，不使用激光）2.工藝干凈、簡(jiǎn)單、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。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.原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。（運(yùn)行費(fèi)用低）5.原材料費(fèi)用低6.材料利用率高。7.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。
   FDM快速模型技術(shù)缺點(diǎn)是：1.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，最高精度不高。2.與截面垂直的方向強(qiáng)度小。3.成形速度相對(duì)較慢，不適合構(gòu)建大型零件。