FDM快速成型技术：原理、应用与材料解析

"FDM快速成型技术是Stratasys公司开发的一种3D打印技术，主要应用于塑型、装配、功能性测试和概念设计。该技术利用ABS、PC、PPSF等热塑性材料，通过熔融沉积形成半熔融状态的细丝，逐层堆积构建原型。" FDM（Fused Deposition Modeling）熔融沉积造型技术是基于3D CAD数据的快速成型方法，它将三维实体模型按一定厚度分层，生成二维截面，然后通过加热喷头将熔融材料挤压出来，层层叠加形成最终的三维实体。这种技术的关键在于控制材料处于刚好高于凝固点的状态，一般比凝固点高1℃左右，以保证材料能有效粘结并迅速冷却固化。常见的材料包括ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等。 FDM快速成型机的工作流程大致分为以下几个步骤： 1. 设计三维CAD模型：设计师利用Pro/Engineering、Solidworks、MDT、AutoCAD、UG等CAD软件创建产品的三维模型。 2. 三维CAD模型的近似处理：由于实际打印过程中无法精确处理所有复杂曲面，因此需要对模型进行近似处理，将其转化为更适合打印的形式。 3. STL文件分层处理：将三维模型转换为STL（Standard Tessellation Language）文件，然后对STL文件进行切片处理，设定每层的厚度，生成每一层的二维轮廓信息。 4. 造型：快速成型机的加热喷头根据分层数据在X-Y平面上移动，逐层堆积材料，完成三维实体的造型。工作台在每一层完成后下降，以便进行下一层的沉积。 5. 后处理：打印完成后，原型可能需要去除支撑结构，打磨，上色或其他后处理步骤，以达到预期的外观和功能要求。 1998年，澳大利亚开发了一种新型的金属材料——塑料复合材料丝，用于FDM工艺，扩展了FDM技术的应用范围。这种技术不仅适用于产品原型制作，还被广泛应用于打样和快速制造领域，大大缩短了产品开发周期，提高了效率。