3D打印技術及應用主講人：王程程國家級創新創業教育教學資源庫深圳職業技術學院熔融沉積成型技術目錄國家級創新創業教育教學資源庫1.熔融沉積成型技術的原理及系統組成2.熔融沉積成型技術的特點3.熔融沉積成型的使用材料及設備4.熔融沉積成型的應用01熔融沉積成型技術的原理及系統組成國家級創新創業教育教學資源庫熔融沉積成型技術的原理及系統組成（一）FDM技術的成型原理

噴頭預熱→供絲機構送料至噴頭→將絲材加熱融化成半液態→噴頭擠出半液態材料涂覆在工作臺上→材料冷卻形成一層截面實體→工作臺下降一個截面層高度→噴頭繼續涂覆。（如此循環，直到最終形成三維產品零件）注意事項：

成型過程中，當成型截面形狀發生較大的變化時，上一層輪廓無法為當前層提供足夠的定位和支撐作用，就需要添加支撐結構，為后續層提供定位和支撐，以保證成型過程順利完成。FDM技術工作原理熔融沉積成型技術的原理及系統組成（二）FDM快速成型系統組成FDM快速成型系統由機械系統、供料系統、軟件系統三部分組成：機械系統供料系統軟件系統噴頭裝置運動部分成型室材料室控制裝置FDM快速成型系統幾何建模信息處理螺桿式噴頭結構熔融沉積成型技術的原理及系統組成

FDM設備的機械系統主要由噴頭裝置、運動部分、成型室、材料室及控制裝置等單元組成。關鍵部件是噴頭裝置，熔融沉積快速成型系統的噴頭可分為兩個部分：一是送料部分；二是塑化和噴嘴部分。1.機械系統

軟件系統包括幾何建模和信息處理兩部分。信息處理部分包括STL文件的處理、工藝處理、圖形顯示等模塊。2.供料系統

將ABS、PLA等絲料纏繞在供料輥上，將絲料向噴頭送進。噴頭前端部位的絲料被熔融后經噴嘴涂覆在工作臺上，冷卻后就形成一層層的輪廓截面。3.軟件系統02熔融沉積成型技術的特點國家級創新創業教育教學資源庫熔融沉積成型技術的特點（一）FDM技術的優點：2.材料廣FDM技術制作費用較低；原材料的利用率較高且無污染，成型過程無化學變化。1.成本低

支撐結構容易剝離，制件的翹曲變形較小，原型經簡單的支撐剝離后即可使用，目前出現的水溶性支撐材料使得支撐結構更易剝離。3.后處理簡單FDM技術所用材料包括ABS、石蠟、人造橡膠、聚酯熱塑性塑料等低熔點材料，和低熔點金屬、陶瓷等的絲料。熔融沉積成型技術的特點（二）FDM技術的缺點：成型件表面粗糙：成型件表面有較明顯的一層層條紋，需配合后續拋光處理，目前不適合高精度的應用。成型速度較慢：FDM技術需設計、制作支撐結構，并且需對整個輪廓截面進行掃描和鋪覆，因此成型時間較長。只適合制作中、小型模型制件。030201（一）FDM成型的使用材料成型材料支撐材料

一般為熱塑性材料，如ABS、PLA、石蠟、尼龍PC等。

剝離性支撐（需要從零件表面手動剝離的支撐）、水溶性支撐（可以溶解于堿性水溶液）熔融沉積使用材料包括成型材料和支撐材料。材料

使用材料及設備是熔融沉積成型技術發展的核心與關鍵部分，它與原型制件的成型速度、精度、物理化學性能及原型制件的應用均息息相關。熔融沉積成型技術的特點03熔融沉積成型的使用材料及設備國家級創新創業教育教學資源庫熔融沉積成型的使用材料及設備1.FDM成型材料FDM工藝對成型材料的要求是粘度低、熔融溫度低、粘結性好、收縮率低、機械性能好。1粘度材料的粘度低，流動性好，阻力就小，有助于材料順利擠出2熔融溫度3粘結性粘結性過低，成型過程中容易因熱應力造成斷層、錯位現象4收縮率材料收縮率比較敏感，會影響材料的成型精度5機械性能絲狀進料方式要求單絲具有較好的抗彎、抗拉和抗壓強度，較好的柔韌性在較低溫度下擠出材料，有利于提高噴頭和整個機械系統的壽命材料抗拉強度/MPa抗彎強度/Mpa沖擊韌度/(J/m2)延伸率（%）玻璃化溫度/℃使用范圍ABSplus3652964108多彩概念模型ABSi376296.44.4116汽車尾燈等透明模型PC1068104535161功能原型、工具以及最終用途零件，如汽車零件等PC-ABS30412352125高強度部件，玩具及電子產業PC-ISO5790864161食品包裝、醫療器械PPSF5511058.73230汽車發動機罩原型、可滅菌醫療器械、內部高要求應用工具ULTEM908571.6115.11066186航空航天、汽車等應用產品，如飛機內部組件和管道系統Stratasys公司FDM成型系統常用成型材料

品種多綜合性能好熔融沉積成型的使用材料及設備剝離性能承受一定高溫2.FDM支撐材料影響因素：支撐材料與成型材料會在支撐面上接觸；FDM成型擠出的絲料較細，通常為0.2~0.4mm，在空氣中能快速地冷卻。要求：支撐材料能承受100℃以下的溫度。

剝離性支撐材料：要保證材料能在一定的受力下易于剝離，不會損壞原型制件的表面精度。

水溶性支撐材料：除了具有成型材料的一般性能外，還要具有水溶性或酸溶性。熔融沉積成型的使用材料及設備（二）FDM快速成型設備Stratasys公司不同使用環境的FDM打印機（a）概念型uPrintSE；(b)設計型Dimension1200es；(c)工業型Fortus900mcFDM技術是以美國Stratasys公司開發的FDM制造系統應用最為廣泛。隨著FDM技術的更新換代，Stratasys公司先后推出了Mojo系列、Uprint系列、Dimension系列、Fortus系列、Makerbot系列等多個系列多款FDM打印機。熔融沉積成型的使用材料及設備04熔融沉積成型技術的特點國家級創新創業教育教學資源庫熔融沉積成型的應用

采用FDM技術還可進行玩具的開發、個性化玩具的定制。通過對CAD文件做一些必