3D打印创新：熔融沉积成型详解与应用

本资源是关于产品创新设计与3D打印中熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）的详细介绍。FDM是3D打印技术中最常见的成型工艺之一，它由美国学者Scott Crump在1988年首次提出并申请专利，其核心技术由Stratasys公司在1992年商业化应用。FDM的特点在于设备维护简单，支持材料广泛，自动化程度高，占用空间较小，因此在产品开发、快速模具制作、医疗器械和人体器官原型等领域得到广泛应用。 FDM的基本原理是采用丝状热塑性材料，如塑料、蜡、聚烯烃、尼龙或聚酰胺，通过送丝机构送入喷头加热到熔融状态，然后在工作台上按照计算机控制的路径逐层沉积，每一层冷却后形成零件的截面轮廓。当完成一层后，工作台会下降，喷头继续进行下一层的沉积，直至构建整个三维模型。对于复杂结构，可能需要使用双喷嘴系统，一个负责填充成形材料，另一个提供支撑材料，以确保模型在未完全固化时有足够的支撑。 在挤出过程中，FDM技术的关键是精确控制加热器温度，将线材加热到适当的熔点，随后通过夹持轮和电机驱动的送丝机构将线材送入喷头。这种连续的线材融化和沉积使得FDM适合于大规模生产，尤其适用于那些对精度要求相对较低的原型制作和模型制造。 在国内，清华大学也在FDM技术的研究和商业应用方面有所贡献，例如推出了MEM250熔融挤压制造设备，进一步推动了这项技术在中国的发展。 FDM是3D打印技术中的基础，理解它的工作原理和优势对于产品创新设计者来说至关重要，因为它提供了快速、经济且灵活的原型制造解决方案。随着技术的进步和材料的多样化，FDM将在未来的制造业中继续发挥重要作用。