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1什麼是3D打印技術之FDM【中關村在線3D打印頻道原創】在尚未見到3D打印機之前，想必您同我一樣想一睹3D打印機的“芳容”，瀏覽關于3D打印機的論壇、貼吧甚至在百度搜索框中輸入“3D打印機”一探3D打印機的究竟。一個個“栩栩如生”的3D打印作品映入眼簾，心里對3D打印產生著這樣或那樣的疑惑。3D打印的模型究竟如何出爐？事實上，3D打印的學名為增材制造技術，相比傳統減材制造技術，增材制造技術是將模型一層層打印出來。就3D打印成型工藝而言五花八門，諸如：FDM、SLA、SLS、SLM、DLP、3DP等，這些成型技術原理不一、各有特色，但無不呈現同一特性，那就是增材制造。之前筆者在《領銜高新技術國產桌面SLA3D打印機》系統解析過SLA技術的成型原理。今天，筆者將解開FDM技術成型原理的面紗。告別神秘感揭秘3D打印技術之FDM原理●什麼是3D打印技術之FDM或許你曾糾結于諸如形象各異的小裝飾品究竟如何出爐，或許你曾苦思憫想搞懂3D打印技術的成型原理。究竟這些精美的打印品如何通過3D打印出現在人們面前？精美的3D打印成品今天我們來揭示作為3D打印成型技術之一的熔融沉積成型技術（FDM）。FDM是“FusedDepositionModeling”的簡寫形式，即為熔融沉積成型。搞懂FDM成型技術，首先我們需要轉變思維。通常2D打印是在一張紙上（一個平面上）完成打印，而3D打印是完成一個立體模型的打印。FDM，通俗來講就是利用高溫將材料融化成液態，通過打印頭擠出后固化，最后在立體空間上排列形成立體實物。平面數軸（左）立體數軸（右），3D打印是完成立體模型的打印工作FDM是目前3D打印機使用較廣的技術，同時FDM成型技術已被Stratasys公司注冊專利。基于FDM成型技術的機型在中國甚至世界3D打印機市場占有較大的比例。較為著名的FDM3D打印機有MakerBotReplicator系列、3DSystems的Cube系列、太爾時代UP！系列、弘瑞3D打印機等。FDM3D打印機當然作為成型技術的FDM同其它成型技術相比有其固有的優缺點。優點：成型精度高、打印模型硬度好、多種顏色。缺點：成型物體表面粗糙。當我們了解FDM3D打印技術的時候，我們便不會再云里霧里了。其實，FDM成型技術較為簡單，只要我們仔細想象一下便會明白其中的內涵。那么，一件件精致美觀的3D打印品需要經過哪些步驟出爐的？下一頁，我們將了解3D打印的成型過程。2FDM3D打印技術來源及工藝●FDM歷史來源及成型過程先從熔融沉積成型技術的歷史來源說起。FDM技術出現在二十世紀八十年代末期。1988年，科特克魯姆普發明了FDM（熔融沉積成型技術），次年科特克魯姆普成立了Stratasys公司。1992年，第一臺基于熔融沉積成型技術的3D打印產品出售。FDM成型技術已被Stratasys公司注冊專利。FDM成型原理相對簡單，打印之前FDM3D打印機內置軟件自動讀取3D模型數據并將其分層。分層之后，經過高溫熔化的液態通過打印頭擠出，擠出后遇冷迅速凝結固化，然后通過打印頭在平面上的擺動以及打印板向下位移形成立體實物。FDM成型原理，打印頭實現一個平面上的移動，打印平臺上下移動實現分層3D打印需要經過3D掃描、3D建模的過程，最終完成3D打印成品。當然，基于FDM成型技術的3D打印機也不例外。除去3D掃描、3D建模過程，就3D打印本身而言，FDM成型技術一般經過以下環節。首先FDM軟件對3D模型數據進行分析、分層，生成打印路徑以及支撐路徑。其次，打印頭和打印平臺會升至3D模型設置的溫度。打印頭（左上）打印平臺（下方），打印開始后打印平臺從上向下運動最后，打印過程中，打印頭在平面上的位移以及打印平臺上下位移會形成一個三維空間，打印頭和打印平臺根據生成的路徑進行打印。在打印過程中，打印頭完成一個平面上的打印任務后，打印平臺自動下降一層，打印頭繼續打印。循環往復直至成品的完成。打印頭，打印時熱熔的液體會從中間細小的孔徑擠出FDM3D打印機打印過程，當打印頭完成一個層面上的打印后，打印平臺自動向下降，直到成品的完成在打印過程中，插入打印頭的線材會迅速融化，通過打印頭擠出瞬間凝結。打印頭溫度較高，根據材料的不同以及模型設計溫度的不同，打印頭的溫度相對也不同。為了防止打印物體翹邊等問題的出現打印平臺一般為加熱，打印平臺上一般覆蓋粘貼紙以便于打印成品的剝離。3FDM3D打印機的線材及應用●FDM3D打印機的線材及應用領域線材是流淌在FDM3D打印機體內的血液，3D打印成品是線材熱熔后的分層疊加。基于FDM成型技術的線材種類較多，常見的為ABS、PLA等。紅色的線材，線材可在顏色上進行分類隨著3D打印成品增多以及3D打印技術的進步，耗材商以及3D打印機制造商不斷開拓可用作3D打印的線材。9月，一款類似金屬效果的3D打印耗材copperFill推出。10月，一款硬度比之前線材較高的PLAHS線材誕生。可用作3D打印的材料不斷推陳出新，有些是在原有線材加入各種配料，制作出的線材具備新的屬性，有些則是開發出的新材質的線材。copperFill線材，打印出來的效果類金屬圖源：colorfabb.comFDM成型技術的線材有很多，例如：ABS、PLA、尼龍、木質，甚至食物。隨著時間的推移，越來越多的3D打印機生產廠家開始投身線材制作。相比通用線材制造商，3D打印機生產廠家推出的線材更加適用于該廠家生產的3D打印機。大部分線材在直徑上有1.75mm、3.0mm兩種規格。將線材頭插進打印頭中，線材可有不同顏色以及不同直徑注：線材頭插入打印頭時，可通過點擊“一鍵進料”使線材固定牢靠。FDM較傳統制作方法有其獨特的優勢。首先，可制造較為精細的機械零部件。其次，量產的打印物品可在一定程度上降低生產成本。受價格越來越低、打印成本越來越低、操作越來越簡單等因素，基于FDM成型技術的3D打印機越來越被消費者所接受。目前，3D打印技術應用領域較多，醫療、建筑、運輸、航天、考古、教育以及工業制造等領域都有涉及。娛樂跳棋●由于應用領域較廣，筆者在這里不一一列舉，具體應用領域將在下一頁以圖示的形式展現寫在后面的話：FDM即為熔融沉積成型是3D打印技術的一種，其在3D打印領域有著至關重要的地位。FDM成型技術主要依靠打印頭和打印平臺的移動實現三維立體模型的構建。在整個3D打印過程中，線材扮演著至關重要的地位，是整個打印模型的構成物質。關于應用，FDM3D打印機應用領域較廣而且其在不斷突破自身的限制，在更多、更廣的領域內實現著更多的可能性。4FDM3D打印技術應用領域圖賞●FDM3D打印機應用領域圖賞家居用品盒子（左），涼亭樣式的燈（中），茶壺（右）娛樂哨子，根據打印材料顏色的不同哨子的顏色也不一交通3D打印汽車Strati，相當拉風圖源：3dprint醫療3D打印下頜骨圖源：xilongtoy.comFDM3D打印機有很廣泛的應用領域，創造了很多和生活十分接近的3D打印品，同樣3D打印技術也被用于航空航天領域、衛星制造等多種領域。返回分頁閱讀本文導航第1頁：什麼是3D打印技術之FDM第2頁：FDM3D打印技術來源及工藝第3頁：FDM3D打印機的線材及應用第4頁：FDM3D打印技術應用領域圖賞

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