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FDM技术简介
来源:优速得 | 发布时间: 2013-10-17

FDM技术,又名熔融堆积技术,是快速成型技术的一种。
快速成型技术,即Rapid Prototyping(简称RP技术)。 RP技术是一项20世纪80年代后期由工业发达国家率先开发的新技术,其主要技术特征是成型的快捷性,能自动、快捷、精确地将设计思想转变成一定功能的产品原型或直接制造零部件,该项技术不仅能缩短产品研制开发周期,减少产品研制开发费用,而且对迅速响应市场需求,提高企业核心竞争力具有重要作用。
1、快速成型技术的功能作用
(1)、设计验证:快速原型作为一种可视化的工具,用于设计验证、产品评估,在投入大量的资本进行批量生产之前,及时发现产品设计中存在的问题,沟通设计者及制造者、消费者之间的交流。
(2)、功能测试:使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验,如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等,从而迅速完善产品的结构和性能、相应的技术及所需模具的设计。
(3)、可制造性、可装配性检验:对于开发结构复杂的新产品(如汽车、飞机、卫星、导弹等),可事先验证零件的可制造性、零件之间的相互关系以及部件的可装配性。
(4)、模具制造:通过快速原型与传统制造技术相结合制造模具和金属零件。比如由快速原型制作真空铸造件和熔模铸造件的母模;由快速原型通过电弧喷涂、电铸制造模具或EDM电极,由快速原型直接制造注塑模等。
(5)、生物医疗方面的应用: 为外科医生制作病例模型,制作DNA分子结构模型等。
2、快速成型技术的应用领域
该技术可广泛应用于教育、科研、汽车、摩托车、家电、电动工具、医疗、机械制造、精密铸造、航天航空、技术品制作以及儿童玩具等行业。
3、FDM技术原理
FDM技术原理是熔融堆积成型原理,简称FDM技术。这种技术的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。 
 4、FDM技术优势
这种技术不用激光,使用、维护简单,成本低。用ABS制造的原型因具有较高强度,在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC,PC/ABS,PPSF等更高强度的成形材料,使得该技术有可能直接制造功能性零件。由于这种技术具有一些显著优点,该技术发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。
(1)、没有易损件,维护简单,成本低:价格是成型技术是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高,便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。
(2)、塑料丝材,容易清洁,更换,保存:与其他使用粉末和液态材料的技术相比,丝材更加清洁,易于更换、保存,不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。
(3)、后处理简单:仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑,原型即可使用。而现在应用较多的SLA,SLS,3DP等技术均存在清理残余液体和粉末的步骤,并且需要进行后固化处理,需要额外的辅助设备。这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染,二是增加了几个小时的时间。
(4)、成型速度较快:FDM技术可通过减小原型密实程度的方法提高成型速度。通过试验,具有某些结构特点的模型,最高成型速度已经可以达到60立方厘米/小时。通过软件优化及技术进步,预计可以达到200立方厘米/小时的高速度。一般来讲,FDM技术相对于SLA,SLS,3DP技术来说,速度略显稍慢。主要是SLA,SLS,3DP都有层间过程(铺粉/液,刮平),因而它们一次成型多个原型速度快。例如,3DP可以做到一小时成型25mm左右高度的原型。但是三维打印机成型空间小,一次多成型1至2个原型,相对来讲,它们的速度优势就不明显了。
(5)、材料性能好,一直是FDM技术的主要优点:其ABS原型强度可以达到注塑零件的三分之一,近年来又发展出PC,PC/ABS,PPSF等材料,强度已经接近或超过普通注塑零件,可在某些特定场合(试用,维修,暂时替换等)下直接使用。在塑料零件领域,FDM技术是一种非常适宜的快速制造方式。
 

关键词:快速成型     3D打印