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，通過加熱融化，將液化后的原材料通過一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。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)后開始固化，通過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(jī)工作前，一般都需要先設(shè)定各層的間距、路徑的寬度等基本信息，然后由切片引擎對(duì)三維模型進(jìn)行切片并生成打印路徑。接著在上位軟件和打印機(jī)的控制下，打印噴頭根據(jù)水平分層數(shù)據(jù)作X軸和Y軸的平面運(yùn)動(dòng)，Z軸方向的垂直移動(dòng)則由工作臺(tái)來完成。
同時(shí)，絲材由送絲部件送至噴頭，經(jīng)過加熱、熔化，一般將加熱溫度設(shè)為原材料熔點(diǎn)之上幾度，這樣當(dāng)材料從噴頭擠出黏結(jié)到工作臺(tái)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(jié)在一起，當(dāng)每一層截面完成后，工作臺(tái)便下降一個(gè)層厚的高度，打印機(jī)接著再繼續(xù)進(jìn)行下一層的打印，一直重復(fù)這樣的步驟，直至完成整個(gè)設(shè)計(jì)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，通常控制在比凝固點(diǎn)高1℃左右。如果溫度太高，會(huì)導(dǎo)致打印模型的精度太低，模型變形等問題；但如果溫度太低或不穩(wěn)定，則容易導(dǎo)致噴頭被堵住，打印失敗。
FDM工藝3D打印過程
（1）制作待打印物品的三維數(shù)字模型
一般由設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品的要求，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪制出需要的三維數(shù)字模型。在設(shè)計(jì)時(shí)常用到的設(shè)計(jì)軟件主要有Pro/Engineering、Solidworks、MDT、AutoCAD、UG等。
（2）獲得模型STL格式的數(shù)據(jù)
一般設(shè)計(jì)好的模型表面上會(huì)存在許多不規(guī)則的曲面，在進(jìn)行打印之前必須對(duì)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(zhuǎn)換為STL格式進(jìn)行保存，STL格式是美國3D System公司針對(duì)3D打印設(shè)備設(shè)計(jì)的一種文件格式。通過使用一系列相連的小三角平面來擬合曲面，從而得到可以快速打印的三維近似模型文件。大部分常見的CAD設(shè)計(jì)軟件都具備導(dǎo)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(duì)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(zhuǎn)化為3D打印設(shè)備可處理的層片模型。目前市場(chǎng)上常見的各種3D打印設(shè)備都自帶有切片處理軟件，在完成基本的參數(shù)設(shè)置后，軟件能夠自動(dòng)計(jì)算出模型的截面信息。
（4）進(jìn)行打印制作
根據(jù)FDM打印原理，可以想象在一些大跨度結(jié)構(gòu)時(shí)系統(tǒng)必須對(duì)產(chǎn)品添加支撐部件。否則，當(dāng)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(xiàn)懸浮（或懸空）的情況，從而導(dǎo)致截面發(fā)生部分塌陷或變形，嚴(yán)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(jù)待打印模型的外形不同，自動(dòng)計(jì)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(chǔ)層。即在正式打印之前，先在工作平臺(tái)上打印一個(gè)基礎(chǔ)層，然后再在該基礎(chǔ)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(chǔ)層可以為整個(gè)打印過程提供一個(gè)精確的基準(zhǔn)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(duì)FDM制作的模型而言，其后處理工作主要是對(duì)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(duì)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(dá)到要求。
但根據(jù)實(shí)際制作經(jīng)驗(yàn)來看，F(xiàn)DM技術(shù)生產(chǎn)的模型在復(fù)雜和細(xì)微結(jié)構(gòu)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(xiàn)損壞原型表面的情況，對(duì)模型表面的品質(zhì)會(huì)有不小的影響。
以上就是3D打印加工廠介紹熔融擠壓式FDM工藝原理和流程的介紹，希望對(duì)大家有所幫助 。
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郭生
