熔融沉积建模过程:听说过DFM，但你听说过FDM吗?

2020年4月28日

实验室中的熔凝沉积成型机

在某些方面，我们似乎被能量包围着。风能塔和太阳能发电厂等替代能源随处可见。尽管燃煤电厂数量有所下降，但仍在继续为发电提供能源。和…依靠核裂变发电的发电厂继续为大部分人口提供电力。

尽管这些能源无处不在，但另一种能源具有更大的潜力。当氢原子融合在一起时，核聚变将物质转化为能量。当带负电荷的电子与带正电荷的原子核分离时，极高的温度会使氢气从气态变成等离子体。聚变过程的第一阶段发生在带正电荷的电子克服排斥静电力并彼此靠近时。当引力战胜排斥力时，原子核融合在一起。

关于3D打印要知道什么:这一切都加起来了

增材制造也使用核聚变，但方式大不相同。由Stratysys创始人开发的熔融沉积建模(FDM)通过在预定的三轴路径上放置熔化的热塑性纤维层来工作。如果你使用过3D打印技术，你很可能使用过FDM。与立体平版印刷一样，FDM开始于计算机辅助设计(CAD)模型以曲面镶嵌语言格式(.stl)或.obj文件格式格式化的文件包括3D坐标、纹理和其他对象信息。

CAD处理软件内嵌的微处理器控制打印机将CAD模型切片成层。然后，该软件将计算转换为几何代码或g代码编程语言，定义水平、垂直、深度(XYZ)和圆形运动，3D打印机挤出机可以使用这些运动来构建3D对象的层。

一旦软件完成计算，打印机内的加热器就会融化热塑性塑料。挤出机将熔化的热塑性塑料通过喷嘴，沿着软件计算的路径推到构建平台上。每一层的厚度可以从0.1毫米到0.5毫米不等，取决于打印机和挤出机的类型。由于壁厚和截面尺寸的限制，低成本打印机无法提供高水平FDM打印机所具有的分辨率或尺寸精度。

FDM机器在工作

熔融沉积建模是增材制造工艺的一个很好的补充。

每一层熔化的热塑性塑料在冷却和硬化之前都与前面的硬化层融合。用于FDM打印的热塑性塑料的类型因打印机的类型而异。用于精确设计的FDM打印机通常使用尼龙，热塑性聚氨酯(TPU)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)。低成本FDM打印机可以使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚乳酸(PLA)作为打印介质。

管理模型和向电子原型设计迈进

每台FDM打印机都包括一个挤出机，一个称为龙门架的支撑框架和一个构建板。虽然低成本打印机有一个刚性笛卡尔框架，但其他FDM打印机将挤出机连接到三个移动臂上。FDM打印机只能自下而上地构建模型。塑料、铝或玻璃构建板具有水平方向，并在打印机完成一层并准备开始新层时向下移动。

FDM打印机通过用户控制的组合来建立层厚、壁厚、3D模型的填充和支撑。层厚决定了各水平层的厚度，而零件的强度则取决于壁厚。打印机生产的每一层热塑性塑料等于一个特定厚度的外壳。壁厚控制指定用于形成模型壁的壳层数量。

填充控制允许FDM打印机操作员调整3D打印部件的内部结构。为了节省材料，操作人员通常选择在部件内部产生蜂窝状结构的设置，并控制用于形成蜂窝状结构的材料量。除了使用填充控件来控制零件壁的强度外，FDM打印机还使用支撑功能来开发支撑结构，作为模型的一部分进行打印，并防止模型在加热状态下下垂。模型冷却后，操作员可以轻松地移除支撑结构。

FDM机器辅助增材制造过程