熔融沉积（FDM） 快速成形工艺

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熔融沉积成形是熔融堆积快速成形工艺的一种主要形式。熔融沉积工艺同其他快速成形工艺一样， 也是采用在成形平台上一层层堆积材料的方法来成形零件。该工艺是首先将材料通过加热或其他方式熔融成熔融状态或半熔融状态， 然后通过喷头的转换作用将其作为基本堆积单元， 逐步堆积成形。

在熔融沉积工艺中， 材料以较低的速度连续地挤出喷嘴， 零件是由丝状材料的受控积聚逐步堆积成形的。这类工艺常见的有MEM、FDM、MJS 等。下面将重点讨论这种成形工艺。

1. 熔融沉积成形工艺原理

熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling， 简称FDM 或Melted Extrusion Manufacturing， 简称MEM）与其他快速成形工艺的主要不同点在于， 其构成零件的每个层片是由材料丝的积聚形成的。成形过程中，成形材料加热熔融后在恒定压力作用下连续地挤出喷嘴， 而喷嘴在扫描系统带动下进行二维扫描运动， 当材料挤出和扫描运动同步进行时， 由喷嘴挤出的材料丝堆积形成了材料路径， 材料路径的受控积聚形成了零件的层片。堆积完一层后，成形平台下降一层片的厚度， 再进行下一层的堆积，直至零件完成。

在熔融沉积快速成形工艺中， 可以有不同的沉积方式， 也就是说， 材料送进可以有多种不同方式， 如丝材送进、泵送和活塞送进。主要是能保证提供恒定压力将材料送进喷头， 并将其连续
挤出喷嘴， 而且挤出速度精确可控， 以形成一定尺寸的材料堆积路径。

2.熔融沉积成形工艺的特点

   熔融沉积快速成形工艺是各种快速成形工艺中发展速度最快的一种， 基于熔融沉积工艺的美国Stratasys公司的市场占有率近三年均接近或超过50%， 稳居市场前列。熔融沉积成形技术已引起众多快速成形研究机构的重视， 成为快速成形研究的热点。该技术如此受到青睐是因为它具有以下特点：

1） 成形材料广泛。由于熔融沉积工艺的喷嘴直径一般为0. 1 ～1mm， 所以， 一般的热塑性材料如塑料、蜡、尼龙、橡胶等， 作适当改性后都可用于熔融沉积工艺。同一种材料可以作出不同的颜色， 用于制造彩色零件。该工艺也可以堆积复合材料零件， 如把低熔点的蜡或塑料熔融时与高熔点的金属粉末、陶瓷粉末、玻璃纤维、碳纤维等混合作为多相成形材料。
可成形材料的广泛性是导致熔融沉积技术快速发展的根本原因， 因为它最大限度地满足了用户对可成形材料多样性的要求。

2） 成形设备简单、成本低。熔融沉积工艺是靠材料熔融实现连接成形， 不像立体光固化、叠层实体制造、激光选区烧结等工艺靠激光的作用来成形。由于不采用激光器及其电源， 大大简化了设备， 使设备成本降低。熔融沉积快速成形机的运行、维护也相对容易， 工作可靠。

3） 成形过程对环境无污染。熔融沉积工艺所用的材料一般为无毒、无味的热塑性材料， 因此对周围环境不会造成污染。设备运行时噪声也很小。

4） 容易向两极发展， 制成桌面化和工业化的快速成形机。桌面制造系统是快速成形领域产品开发的一个热点， 桌面化快速成形机作为CAD 系统三维图形输出的外设而广泛被人们接受。由于是在办公室环境中使用， 因此要求桌面制造系统体积小， 操作、维护简单， 噪声、污染少， 且成形的速度快， 但精度要求可适当降低。