3D打印工艺介绍：FDM

熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling, FDM）是一种工业成型方法，由美国学者 Dr. Scott Crump 于 1988 年研制成功。美国知名的FDM设备生产商主要是Stratasys和3Dsystems ,设备主要类型分为工业级和桌面级。

FDM具有成本低、速度快、使用方便、维护简单、体积小无污染等特点，极大地缩短了产品开发周期，降低了成本,从而能够快速响应市场变化,满足顾客的个性化需求,被广泛应用于工业制造、医疗、建筑、教育、大众消费等领域。

工艺原理

熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling, FDM）的工作原理是，将丝状的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴（直径一般为0.2～0.6mm），在计算机控制下，喷头沿着X轴方向移动，工作台沿Y轴方向移动，根据3D模型的数据移动到指定位置，将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固。一个层面沉积完成后，工作台沿Z轴方向按预定的增量下降一层的厚度，材料被喷出后沉积在前一层已固化的材料上，通过材料逐层堆积形成最终的成品。

“熔融沉积快速成型”成型精度及影响因素

影响精度的因素

a工艺因素

分层厚度。分层厚度指利用切片软件对三维数据模型进行切片时层与层之间的距离，即打印时每层厚度。层厚设置越小，模型精度越高，成型时间越长，加工效率越低;反之，零件表面越粗糙,成型时间越短，加工效率越高。

加热温度。加热温度是熔融沉积成型机在工作时加热装置上的温度值，它决定了丝材的黏结性、堆积性和流动性。加热温度应该与打印丝材的材料性质相匹配，其高低直接影响着打印零件的质量。加热温度过高时，丝材状态偏液态，挤出的熔丝中混有气泡,容易产生材料坍塌及拉丝现象同时温度过高还容易造成丝材结构破坏，表面焦黄。加热温度过低时，丝材不能被充分融化，在喷嘴中的流动性变小，黏结性变大，此时在快速成型过程中丝材挤出会对成型机造成负担，引起打印喷嘴堵塞，同时丝材的材料层间粘结强度也会变低，引起零件层间剥离现象。

挤出速度与填充速度。挤出速度指在送丝机构的作用下，打印喷头内熔丝从喷嘴挤出的速度。填充速度指喷头扫描截面轮廓或填充网格的速度。当挤出速度大于填充速度时，熔丝将堆积在喷头上,形成“挤出涨大”现象,无法进行正常的加工。当挤出速度小于填充速度时，则材料填充不足，喷头产生机械颤动，容易出现断丝现象。

壁厚与填充密度。壁厚指模型表面厚度。壁厚设定值越大，模型越结实，但打印所需时间越长。模型的壁厚一般设定为喷嘴直径的整数倍。填充密度是指制件成型过程中内部填充的实际材料占总体积的百分比，其值为10% ~ 90%，一般设为20%。不同的填充方式对应的打印速度、制件的收缩应力也不同。直线填充速度较快，蜂窝状填充产生的收缩应力较小。以ABS为材料时，选择蜂窝状填充可减少翘曲。

b其他因素

设备误差。设备误差是熔融沉积快速成型机本身的系统误差，是影响成型件质量的原始误差。一旦选定了熔融沉积成型机的型号和所处的环境，其设备误差很难改变，

耗材种类。市面上不同种类的ABS线材成分不同，各方面性能也不同，对打印会产生影响。

材料热收缩引起的误差。丝材经过加热装置变成熔融状态，然后从喷嘴中挤出，堆积在工作台上进而凝固成固态。收缩过程主要表现为热收缩。热收缩是零件收缩产生变形的主要原因，即由于材料固有的热膨胀率而产生的体积变化，在零件的成型过程中，热收缩会引起零件表面出现内外轮廓差，造成较大的尺寸误差，同时还会导致内应力集中，产生翘曲变形。

后处理过程引起的误差。成型完成后，还需要对零件进行表面抛光、打磨、去除支撑等后处理，这些也会对成品精度产生影响。