熔融沉積又叫熔絲沉積，主要采用絲狀熱熔性材料作為原材料，通過(guò)加熱融化，將液化后的原材料通過(guò)一個(gè)微細噴嘴的噴頭擠噴出來(lái)。原材料被噴出后沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于熔點(diǎn)后開(kāi)始固化，通過(guò)材料逐層堆積形成最終的成品。
由于工藝的需要，在3D打印機工作前，一般都需要先設定各層的間距、路徑的寬度等基本信息，然后由切片引擎對三維模型進(jìn)行切片并生成打印路徑。接著(zhù)在上位軟件和打印機的控制下，打印噴頭根據水平分層數據作X軸和Y軸的平面運動(dòng)，Z軸方向的垂直移動(dòng)則由工作臺來(lái)完成。
同時(shí)，絲材由送絲部件送至噴頭，經(jīng)過(guò)加熱、熔化，一般將加熱溫度設為原材料熔點(diǎn)之上幾度，這樣當材料從噴頭擠出黏結到工作臺面上時(shí)，便會(huì )快速冷卻并凝固。這樣打印出的材料迅速與前一個(gè)層面熔結在一起，當每一層截面完成后，工作臺便下降一個(gè)層厚的高度，打印機接著(zhù)再繼續進(jìn)行下一層的打印，一直重復這樣的步驟，直至完成整個(gè)設計模型。
FDM工藝的關(guān)鍵是保持從噴嘴中噴出的、熔融狀態(tài)下的原材料溫度剛好在凝固點(diǎn)之上，通?？刂圃诒饶厅c(diǎn)高1℃左右。如果溫度太高，會(huì )導致打印模型的精度太低，模型變形等問(wèn)題；但如果溫度太低或不穩定，則容易導致噴頭被堵住，打印失敗。
FDM工藝3D打印過(guò)程
（1）制作待打印物品的三維數字模型
一般由設計人員根據產(chǎn)品的要求，通過(guò)計算機輔助設計軟件繪制出需要的三維數字模型。在設計時(shí)常用到的設計軟件主要有Pro/Engineering、Solidworks、MDT、AutoCAD、UG等。
（2）獲得模型STL格式的數據
一般設計好的模型表面上會(huì )存在許多不規則的曲面，在進(jìn)行打印之前必須對模型上這些曲面進(jìn)行近似擬合處理。目前最通用的方法是轉換為STL格式進(jìn)行保存，STL格式是美國3D System公司針對3D打印設備設計的一種文件格式。通過(guò)使用一系列相連的小三角平面來(lái)擬合曲面，從而得到可以快速打印的三維近似模型文件。大部分常見(jiàn)的CAD設計軟件都具備導出STL格式文件的功能，如Pro/Engineering、Solidworks、MDT、AutoCAD、UG等。
（3）使用切片軟件進(jìn)行切片分層處理，并自動(dòng)添加支撐
由于3D打印都是對模型分解，然后逐層按照層截面進(jìn)行制造，最后循環(huán)累加而成。所以，必須先要將STL格式的三維模型進(jìn)行切片，轉化為3D打印設備可處理的層片模型。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的各種3D打印設備都自帶有切片處理軟件，在完成基本的參數設置后，軟件能夠自動(dòng)計算出模型的截面信息。
（4）進(jìn)行打印制作
根據FDM打印原理，可以想象在一些大跨度結構時(shí)系統必須對產(chǎn)品添加支撐部件。否則，當上層截面相比下層截面急劇放大時(shí)，后打印的上層截面會(huì )有部分出現懸?。ɑ驊铱眨┑那闆r，從而導致截面發(fā)生部分塌陷或變形，嚴重影響打印模型的成型精度。所以最終打印完成的模型一般包括支撐部分與實(shí)體部分兩個(gè)方面，而切片軟件會(huì )根據待打印模型的外形不同，自動(dòng)計算決定是否需要為其添加支撐。
同時(shí)，支撐還有一個(gè)重要的目的是建立基礎層。即在正式打印之前，先在工作平臺上打印一個(gè)基礎層，然后再在該基礎層上進(jìn)行模型打印，這樣既可以使打印模型底層更加平整，還可以使制作完成后的模型更容易剝離。所以，進(jìn)行FDM打印的關(guān)鍵一步是制作支撐，一個(gè)良好的基礎層可以為整個(gè)打印過(guò)程提供一個(gè)精確的基準面，進(jìn)而保證打印模型的精度和品質(zhì)。
（5）支撐剝離、表面打磨等后處理
對FDM制作的模型而言，其后處理工作主要是對模型的支撐進(jìn)行剝離、外表面進(jìn)行打磨等處理。首先需要去除實(shí)體模型的支撐部分，然后對實(shí)體模型的外表面進(jìn)行打磨處理，以使最終模型的精度、表面粗糙度等達到要求。
但根據實(shí)際制作經(jīng)驗來(lái)看，FDM技術(shù)生產(chǎn)的模型在復雜和細微結構上的支撐很難在不影響模型的情況下完全去除，很容易出現損壞原型表面的情況，對模型表面的品質(zhì)會(huì )有不小的影響。
以上就是3D打印加工廠(chǎng)介紹熔融擠壓式FDM工藝原理和流程的介紹，希望對大家有所幫助 。
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郭生
