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3D打印——热塑性材料熔融沉积成型(FDM)技术概览

This article sums up everything you need to know about Fused deposition modeling: how it works, what materials are compatible, as well as FDM advantages and limitations as a 3D printing technology.

热塑性材料熔融沉积成型(FDM) 是一种基于挤压形成的 3D 打印技术。 FDM 中使用的构建材料是热塑性聚合物,呈长丝形。在 FDM工艺 中,零件是通过在 CAD 模型定义的路径中选择性地逐层沉积熔化的材料来制造的。由于其精度高、成本低、材料选择范围广,FDM 是全球应用广泛的 3D 打印技术之一。

热塑性材料熔融沉积成型(FDM) 是如何工作的?

FDM 技术使用热塑性长丝线材形式的构建输入材料,根据定义的 CAD 模型将其液化并重新固化为所需的形状。

Scheme of the FDM 3D printing process
FDM 3D打印过程(来源:Researchgate)

FDM 打印机由两个线轴组成:一个用于构建材料,另一个用于支撑材料。热塑性材料熔融沉积成型(FDM) 3D打印过程遵循以下主要步骤:

  • 步骤 1 – 输入 CAD 数据后,已装载的固体构建材料线材借助液化器头中的热量液化。
  • 步骤 2 – 通过喷嘴将熔融液态塑料挤出一层送入构建平台,该喷嘴按照 CAD 数据中定义的方向向各个方向移动,重复将液体/半固体层一层一层地添加。如果设计包含可能扭曲或弯曲的悬垂结构或结构,则使用支撑结构。根据选择,支撑材料可以与构建材料相同或任何其他材料。
  • 步骤 3 – 如果使用了支撑结构,则在构建完成后将其移除。

FDM 3D 打印材料

在用于热塑性材料熔融沉积成型(FDM)的广泛的刚性塑料中,Xometry 提供:ABS、ABS ESD7、ABS M30、ASA、尼龙 PA12、尼龙 PA12 碳填充、碳纤维增强聚酰胺 12、PC-ABS 聚碳酸酯、PC-ISO 聚碳酸酯、类 PC 耐热半透明、PC 聚碳酸酯、PLA、PETG、PEEK、ULTEM 1010 和 ULTEM 9085。

ASA 是一种具有改进耐候性的非晶态热塑性塑料,由于其优异的机械性能而广泛用于原型制作。此外,它有多种颜色可供选择。

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FDM 3D打印技术的优势

谈到 FDM 工艺,以下是使其成为流行的 3D 打印技术之一的重要因素:

成本效益

FDM 被认为是 3D 打印便宜的选择之一。当需求较少时,与 SLASLS 等更昂贵的同类产品相比,FDM 是理想的选择。此外,所需的构建材料更便宜且应用广泛,这使得原型制作、重新原型制作和设计改进的打印成本比其他技术更便宜。

此外,着色和表面光洁度成本也降低了。打印件直接从打印机打印出来时,就具有良好的表面光洁度,无需额外的后处理。

交付迅速

FDM 工艺的打印速度许多其他技术都要快。由于构建线材很容易获得,大批量打印也不存在时间问题。 Xometry 可在 3 个工作日内交付 FDM 3D打印零件。

可全彩打印

FDM 3D打印机有 40 多种颜色可供选择,并且可选颜色数量与日俱增。成品的颜色与所用线材的颜色完全相同。如果达不到所需的颜色,还可以采用染色或喷漆等后处理方法。

耗材少

由于 FDM 3D打印的原理是通过熔化线材并使其固化来进行打印,因此不会像 MJFSLS 那样使用粉末并容易造成浪费。精心设计CAD模型,还有可能消除支撑结构。

材料种类繁多

FDM 可提供 10 多种不同品种的塑料线材。从低强度到高强度材料(PPTPU尼龙 PAABSPETGPLAPC,以上按拉伸强度升序排列),FDM 拥有广泛的可打印材料列表。制造商根据需要自行决定使用什么。由于这些材料经常使用,因此很容易在市场上以较低的价格获得。

FDM 3D打印技术的劣势

除了其优点之外,FDM 还存在一些常见的缺点。

明显的层层叠加

FDM 3D打印零部件的表面质量不如 SLA 或 SLS 的树脂打印部件光滑。由于 FDM 3D打印的工作原理是逐层滴下熔融塑料,因此层阶非常明显。下图显示了由于阶梯效应而导致的表面粗糙情况。此外,层与层之间的黏附使 FDM 零件具有各向异性。需要进行后处理,使表面光滑,成本较高。

FDM 3D printed tile in ABS M30 dark grey
ABS M30 深灰色 FDM 3D 打印瓷砖

细节有小”出汗“现象

由于熔化成型的原理,与其他 3D 打印技术相比,FDM 具有细节小”出汗“的特点,并且尺寸精度和分辨率较低,因此不适合具有复杂细节的零件。对于小细节并不重要的原型制作来说,FDM 无疑是一个不错的选择。如果关注细节和尺寸精度,建议避免 FDM。

Xometry的FDM 3D打印服务

Xometry 择幂科技为按需 3D 打印项目、原型和大批量制造提供热塑性材料熔融沉积成型(FDM)服务。 Xometry 拥有由全球 10,000 多个合作伙伴组成的庞大制造商网络,能够在3 天内交付 FDM 3D 打印零件。将您的 CAD 文件上传到 Xometry 的 IQE实时报价引擎,以获得可用于 FDM 3D 打印的各种制造选项的实时报价。

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