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3D打印FDM快速成型原理
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目录
HYPERLINK\l"1"发展过程
HYPERLINK\l"2"工艺原理
HYPERLINK\l"3"工艺过程
HYPERLINK\l"4"特点
HYPERLINK\l"5"结束语

发展过程
快速成型技术(RapidPrototyping)是20世纪80年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。RP技术是将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/4211.htm"CAM)、计算机数控技术(CNC)、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。RP经过十多年的发展，已经形成了几种比较成熟的快速成型工艺:光固化立体造型(SL—Stereolithography)、分层物体制造(LOM—LaminatedObjectManufacturing)、选择性激光烧结(SLS—SelectedLaserSintering)和熔融沉积造型(FDM—FusedDepositionModeling)等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理都是一样的，但各种方法各有其特点。本文主要介绍FDM工艺的原理及其过程。
工艺原理
1.1快速成型技术的基本原理快速成型技术是对零件的三维CAD实体模型，按照一定的厚度进行分层切片处理，生成二维的截面信息，然后根据每一层的截面信息，利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行，各截面层层叠加，最终形成三维实体。分层的厚度可以相等，也可以不等。分层越薄，生成的零件精度越高，采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度[1]。1.2南宁临界四维FDM快速成型机的工艺原理如图1所示。快速成型机的加热喷头受计算机控制，根据水平分层数据作x-y平面运动。丝材由送丝机构送至喷头，经过加热、熔化，从喷头挤出粘结到工作台面，然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此重复，直至完成整个实体的造型。每层的厚度根据喷头挤丝的直径大小确定。图1FDM工艺原理图

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FDM工艺关键是保持熔融的成型材料刚好在凝固点之上，通常控制在比凝固点高1℃左右[2]。目前，最常用的熔丝线材主要是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等。1998年澳大利亚开发出了一种新型的金属材料用于FDM工艺———塑料复合材料丝。
工艺过程
FDM快速成型的过程包括:设计三维CAD模型、CAD模型的近似处理、对STL文件进行分层处理、造型、后处理。如图2所示。图2快速成型的过程

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2.1设计三维CAD模型设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD模型。常用的设计软件有:Pro/Engineering，Solidworks，MDT，AutoCAD，UG等。2.2三维CAD模型的近似处理产品上有许多不规则的曲面，在加工前必须对模型的这些曲面进行近似处理。目前最普遍的方法是采用美国3DSystem公司开发的STL(Sterolithgraphy)文件格式。用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL格式的三维近似模型文件。许多常用的CAD设计软件都具有这项功能，如Pro/Engineering，Solidworks，MDT，Auto2CAD，UG等。2.3对STL文件进行分层处理由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加而成的。所以必须将STL格式的三维CAD模型转化为快速成型HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/2200386.htm"制造系统可接受的层片模型。片层的厚度范围通常在01025～01762mm之间。各种快速成型系统都带有分层处理软件，能自动获取模型的截面信息。

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2.4造型产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。2.4.1支撑制作由于FDM的工艺特点，系统必须对产品三维CAD模型做支撑处理，否则，在分层制造过程中，当上层截面大于下层截面时，上层截面的多出部分将会出现悬浮(或悬空)，从而使截面部分发