熔融沉积快速成型的支撑优化工艺方法研究
熔融沉积快速成型工艺精度分析与研究
法形成可精确控制 的丝束 ，在 加工制作时可 能会
出现 前一层 的材料还未冷却成 型时 ，后一层就铺
Ｃ Ａ Ｄ／Ｃ Ａ Ｍ 、数据编程 、材料编制 、材料制备 、
工艺参数设置及后处理等环节的集成制造过程 。
覆在 前一层 的上面 ，使得前一层材料可能会 出现
坍塌现象 。因此 ，喷头温度的设定非常重要 ，应 根据 每种丝束 的性质在一定范 围内进行恰当的选 择 ，保证挤 出的丝束 呈正常的熔融流动状态。
利用北京殷华mem3快速成型机进行尺寸测试件的试做并用杭州博洋bqcrd复合式三坐标测量机测出主要特征的尺寸精度和形状精度结合产品成型精度分析了影响熔融沉积成型制品精度的主要因素提出了提高熔融沉积精度的改进办法为进一步掌握fdm成形工艺和提高精度提供有效的参考
福建轻纺 ２ ０ １ ３ 年１ １ 月 第１ １ 期
配 以及功能性原 型 ，Ｆ ＤＭ工件 的表面精度是可 以 接受 的。但不能达到复杂零部件对精确的要求 ，
喷头温度决定 了Ｆ Ｄ Ｍ材料 的丝材流量 、挤出 丝宽度 、粘绪 眭能及堆积 眭能等 。若喷 头温度太
低 ，材料粘度就会加大 ，丝 束的挤 出速度变慢 ， 若丝 束流动太 ｆ 曼 有时还会造成 喷头堵 塞 ，同时丝 束 的层与层之 间的粘结强度 也会相 应降低 ，有时
棱柱凸 台的角度误差较大 。六边形平面 的平行度
在０ ． １ ５ ｍｍ左右 。
体 的过程 中 ，材料收缩会导致应力变形 ，从 而影 响成 制件 的精度 。
２ ． ２喷 头 温 度 的设 定 及 影 响 因素
试验总结 ：从试验数据看 ，机器 由于是半熔 融状态塑料挤制成型 ，打印出来 的产品显示 出一 些层效应和变形 ，表面完工精度受到影响 ，精度 难 以与传统 的减材制造方法相比 。对于塑型 ，装
熔融沉积快速成型技术研究进展_吴涛
科技·探索·争鸣科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision科技视界1熔融沉积快速成型简介基于CAD/CAM 技术的快速成型技术（又称3D 打印技术）近年来成为社会与科技热点。
该技术是利用CAD 模型驱动，通过特定材料运用逐层累积方式制作三维物理模型的先进制造技术[1]。
整个产品制造过程无需开发模具，利用计算机三维实体建模得到的模型即可直接打印制件，因此可以实现产品的快速制造。
熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling ，FDM)则是一种近十几年来得到迅速发展的快速成型制造工艺。
该工艺又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据零件的分层截面信息，按照一定的路径，在成型板或工作台上进行逐层地涂覆。
由于热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。
与SLA 、SLS 等工艺不同，熔融沉积在成型过程中不需要激光，设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高且占地面积小，目前被广泛应用于产品开发、快速模具制作、医疗器械的设计开发及人体器官的原型制作，代表着快速成型制造技术的一个重要发展方向。
但是，由于其成型过程为半固态到固态过程的转化，分层厚度不易降低以及热熔性材料冷却过程中的收缩等因素，使得成型件的精度难以得到保证，也制约了熔融沉积成型的发展。
目前国内外学者针对熔融沉积快速成型设备、材料、工艺以及数值模拟等方面开展了一系列研究并取得了阶段性成果。
2熔融沉积快速成型设备方面的研究进展当前FDM 设备制造系统应用最为广泛的主要是美国Stratasys 公司的产品,从1993年Stratasys 公司开发出第一台FDM1650机型以来，先后推出了FDM-2000，FDM-3000和FDM-8000机型。
FDM快速成型加工工艺问题研究
FDM快速成型加工工艺问题研究一、引言FDM（Fused Deposition Modeling），即熔融沉积成型技术，是一种快速成型技术，其工艺流程主要是利用专用的3D打印机，通过计算机将设计好的三维模型切割成一层一层的二维截面，然后逐层堆叠打印材料，最终形成三维实体。
FDM技术在快速成型领域具有广泛的应用，但在实际生产过程中还存在一些问题，本文将对FDM快速成型加工工艺中的问题进行研究，以期能够提高FDM技术的应用效率和成型质量。
二、FDM快速成型加工工艺存在的问题1. 打印精度不高FDM技术在打印过程中容易受到热胀冷缩的影响，导致成品尺寸与设计尺寸存在差异，尤其在大型件的打印过程中更为明显，影响了产品的精度。
材料在堆叠成型中容易出现变形和翘曲现象，进一步影响了打印精度。
2. 表面质量不佳FDM技术在堆叠打印过程中，由于材料温度的影响和层与层之间的连接问题，导致成品表面存在明显的层状纹理和毛刺，降低了产品的外观质量。
3. 加工速度慢FDM技术在实际应用中，由于打印速度受到电机性能和材料熔化速度的限制，导致加工速度较慢，尤其在大型件的打印过程中更为明显，影响了生产效率。
4. 材料选择有限FDM技术在材料选择上存在一定的局限性，一方面受到打印机型号的限制，另一方面受到材料熔化温度的影响，导致无法满足一些特殊性能要求。
5. 设备和成本限制FDM技术的设备价格昂贵，同时耗材成本也相对较高，加之设备维护费用和操作成本，限制了FDM技术的大规模应用，影响了产业的发展。
三、针对FDM快速成型加工工艺问题的解决方法1. 提高打印精度针对FDM技术打印精度不高的问题，可以通过优化打印参数、提高材料的熔化温度和改善材料层间粘结等手段进行改进。
还可以引入先进的自动补偿技术和实时监测技术，提高成品的精度。
2. 改善表面质量针对FDM技术表面质量不佳的问题，可以通过优化打印路径、调整层厚和选择合适的材料等手段进行改进。
熔融沉积快速成型中的工艺参数研究
基本 上都 可 以用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 来 进行 设计 丁作 。
用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 创 建 风扇 叶 片模 型 ， 然 后 将 ｉ
种 选择 （ 网 ２ ） ， 第 一 种 方 案 是 使 叶 片 中心 轴 线 平 行 下打 印平 台 。 同时有 两 片痢 叶靠 近 台 面 ； 第 二 种 方案是 使风 扇 中 心轴 线 平 行 于 打 印平 台 ， 只 有一 片扇叶 靠近 台 面 ； 第 三种 是使 叶 片 中 心轴 线 垂 直
第 ３ ６ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ６年 １ １月
湖北 工程 学 院 学报
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ． ＯＦ ＨＵ Ｂ ＥＩ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ Ｕ Ｎ１ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｖ０Ｌ． ３６ ＮＯ．６
Ｎ ０Ｖ ．２ Ｏ１ ６
熔 融沉 积 快 速 成 型 中的 工 艺 参 数研 究
２ Ｆ ＤＭ 的 工 艺 过 程
工艺过 程采 用 的是北 京太 尔时 代科 技 有 限公
司生 产的 ＵＰ Ｐ ｌ ｕ ｓ ２桌 面 式 快 速 成 型 机 ， 如图 １ 所示 。实验 使用 的打 印耗 材 为 ＡＢ Ｓ塑 料 ， 打 印软 件 为 随机配 套软 件 ＵＰ。
以桌 面式 Ｆ Ｄ Ｍ 成型机 为 例 ， 对 Ｆ ＤＭ 成 型 工艺 进
于打印 平 台。成 型方 向设 置 以后 ， 软 件 会 给 出 估 算 的材 料消耗 和 打印 时间 。 三种不 同的成 型 方 向 的数据 对 比如表 ｌ 所示 。
作 用 。熔 融 沉 积 技 术 （ Ｆ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ — ｉ ｎ ｇ ， Ｆ ＤＭ） 是一 种成 本较 低 、 较 大众 化 的快 速 成型 技术， 并 且， 对 于学 习 ３ Ｄ 打 印的 初学 者 来 说， Ｆ ＤＭ 成 型机 是一种 首选 的入 门 ３ Ｄ打 印机 。本文
熔融沉积型快速成型制作中的问题分析_研究和解决_万巍
研究和解决 第 ６ 期 万 巍 熔融沉积型快速成型制作中的问题分析 、
３ ７ ７
研究和解决 ２ 问题分析 、
２． １ 北 京 殷 华 ＧⅡＡ 熔 融 沉 积 型 双 喷 头 快 速 成 型 研究及对策 机分析 、 北京殷华 ＧⅡＡ 熔融沉积型双喷头快速成型机 成型原理属自 为双喷头熔融沉积 型 快 速 成 型 系 统 ， 下而上层层叠加成型 ， 成型材料为 Ａ 牌 号 未 知， Ｂ Ｓ（ 推测为 ３ 考虑综合因素应为３ ０ １， ＢＭ ５ １ ０或７ ７ ０， ０ １ 的可能性较大 ， 适合于制作普通的各种机壳部件 、 家 用电器 、 灯具 、 杂 品） ２ ｍｍ 直 径 的 丝 材 。 由 于 价 格 等因素 ， 其本身机械结构设计较为合理 ， 命令板块设 计较为友好和人 性 化 ， 如 暂 停 加 工、 恢 复 加 工 命 令， 图 ２ 熔融沉 积 法 工 作 原 理
熔融沉积快速成型的工艺分析_董海涛
航天航空、 汽车、 武器、 家电产品及模具制造等领域。
制造。目前对大尺寸工件公差的选取， 的测试结果， 大尺寸测量的均方差与直径大致呈线性 宜从≥IT6 起。 （ B． S． 1916 － 1963 ） 关系。在英国标准“极限与配合 ” 中引用了 NPL 的试验数据， 指出了对大尺寸测量误差 的统计， 均方差为 15 ～ 30 μm， 最小为 10 μm。 （ 3 ） 对大尺寸的配合， 不宜规定孔比轴低一级， 目 前以采用同级孔、 轴配合为宜。 （ 4 ） 除采用互换性配合外， 还宜采用配制配合。 （ 5 ） 要特别注意测量误差对配合性质的影响 。 参 考 文 献
· 98 ·
6
结语
熔融沉积快速成型法作为一种快速绿色制造法 ， 已经广泛应用在各个领域， 它大大缩短了新产品的开 发和上市周期， 但是它的成型质量和成型效率还有待 进一步研究和提高。 目前， 快速成型技术引起很多科 已经成为产品开发和模具制造方面的 研人员的重视， 一个热点， 不久之后， 这种技术将会有更大的突破和提 高， 为现代化制造提供更多有利的成果 。 参
［5 ］
算机设计出支撑结构， 然后对 STL 格式文件分层切 ， 片 最后根据每一层的填充路径， 将信息输给成形系统 完成模型的成形。
4
4． 1
FDM 工艺过程
启动 Aurora 软件 Aurora 软件是快速成型软件， 它输入 STL 模型， 进
， 防止原型因自重而变形 。 以下实验描述以北
行分层等处理后输出到快速原型系统， 可以方便快捷 地得到模型原型。 4． 2 载入三维模型（ STL 文件） STL 格式是快速成型领域的数据转换标准， 几乎
02熔融挤压快速成型中支撑工艺的研究
熔融挤压快速成型中支撑工艺的研究许开国1张锦光1胡业发1 2（武汉理工大学 1. 机电工程学院；2.湖北省数字制造重点实验室，武汉430070）摘要：针对单喷头的熔融挤压快速成型(FDM)制作成型件的特点，必须保证能很好的去除支撑才能得到制件的要求，对FDM中支撑工艺进行了研究。
支撑关系到零件的加工成败、加工时间和表面质量等，提出了支撑的一些生成原则和设置辅助支撑的作用。
根据挤出丝的截面形状，建立了支撑丝宽的数学模型，对生成支撑的重要工艺参数进行了分析，结果表明栅格宽度w较出料速度v对支撑间的间隙L0影响要大，但当层高h由0.2mm变为0.1mm时，栅格宽度对支撑间间隙的影响基本不变，而出料速度对支撑间间隙的影响成倍增长，并进行了实验验证。
关键词：熔融挤压快速成型、FDM、支撑工艺中图分类号：TH16Study of support technology of Fused Deposition ModelingXu kaiguo1, Zhang Jinguang1, Hu Yefa1 2(WUHAN university of technology 1. School of mechanical and electronic engineering;2. HUBEI digital manufacturing key laboratory, WUHAN 430070)Abstract: Aiming at the characteristic of processing part by means of Fused Deposition Modeling (FDM) with single nozzle, in order to get the part with high quality, it is quite necessary to remove support very well, so research of support technology of FDM was done. The support has the very influence on processing success-fail、process time and surface quality of the part, presented some principles of building support and the function of assistant support. According to shape of cross section of extrusive silk, mathematical model of support silk-width was established, and analyzed some important technology parameters of building supports, the results showed that grid width w has more influence on clearance between supports L0 than discharging velocity v, but when step height h=0.2mm becomes h=0.1mm, w’s influence to L0 stays unchanged basically, while v’s influence to L0 increases exponentially, and carried out experiments.Key words: Fused Deposition Modeling, FDM, support technology快速成型技术是直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分[1]。
FDM快速成型加工工艺问题研究
FDM快速成型加工工艺问题研究FDM（熔融沉积建模）是一种快速成型加工工艺，它是一种利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，将塑料线材或金属线材通过高温熔化，喷射成一层一层的方式制造出三维实体模型或零部件的技术。
FDM技术具有成本低、速度快、适用范围广等优势，已被广泛应用于汽车制造、航空航天、医疗器械、工程机械等领域。
FDM技术在应用过程中也面临着一些问题，如材料熔化不均、成品精度不高等问题，这些问题直接影响了成品质量和生产效率。
本文旨在对FDM快速成型加工工艺中存在的问题进行研究，探讨相应的解决方案，以期提高FDM技术的应用效率和产品质量。
一、FDM快速成型工艺的基本原理FDM技术是一种增材制造技术，它的基本原理是利用计算机将三维CAD模型切片成多层薄片，然后将热塑性材料通过喷嘴加热熔化，通过运动控制系统将材料喷射在工作台上，一层一层堆积成立体零部件或模型。
FDM技术的主要工艺参数包括喷嘴温度、工作台温度、喷嘴运动速度、材料熔化速度等。
在实际应用中，这些工艺参数的选择对成品质量和生产效率有着重要影响。
二、FDM快速成型工艺存在的问题1. 材料熔化不均FDM技术中，材料的熔化是至关重要的环节，但是在实际应用中经常出现材料熔化不均匀的问题，主要表现为部分区域熔化不足，或者熔化过量。
这会导致成品表面粗糙、密实度不高、强度不足等问题。
2. 成品精度不高由于FDM技术是一种逐层堆积的工艺，每一层之间的粘接和定位都直接影响着成品的精度。
在制造高精度零部件或模型时，FDM技术往往难以满足要求，成品的尺寸精度和形状精度都很难达到设计要求。
3. 生产效率低由于FDM技术属于逐层堆积的制造方式，加工速度较慢，而且在大型零部件的制造过程中，往往需要长时间的堆积和固化，影响了生产效率。
三、解决FDM快速成型工艺问题的方案1. 材料熔化均匀为解决材料熔化不均的问题，可以采取以下措施：首先优化喷嘴结构，保证材料从喷嘴出口均匀流出；其次控制喷嘴温度和运动速度，避免材料在运动过程中温度波动过大，导致熔化不均匀；选择质量稳定的热塑性材料，也是解决材料熔化不均的重要手段。
熔融沉积成型蜂窝结构的工艺优化及压缩力学性能研究
熔融沉积成型蜂窝结构的工艺优化及压缩力学性能研究摘要：本文针对熔融沉积成型蜂窝结构工艺进行优化，并研究其压缩力学性能。
首先，通过对熔融沉积成型工艺进行分析和实验研究，建立了一种优化的工艺流程，获得了具有较高质量的蜂窝结构。
然后，通过压缩试验和有限元分析，对优化后的蜂窝结构进行力学性能研究，探讨了其压缩性能和应力分布特性。
研究结果表明，优化后的蜂窝结构在压缩过程中表现出较高的稳定性和可靠性，其应力分布较为均匀，能够承受较大的压缩载荷。
关键词：熔融沉积成型；蜂窝结构；优化；压缩力学性能；有限元分析1. 引言熔融沉积成型是一种高效、灵活、精密的制造技术，可以制备出具有复杂形状和优异性能的工件。
蜂窝结构作为一种轻质高强度的结构形式，具有广泛的应用前景，在航天、交通、能源等领域得到了广泛的关注和研究。
然而，在熔融沉积成型制备蜂窝结构时，往往会存在一些工艺难题，如结构质量不稳定、应力分布不均等，这些问题严重制约了该技术的应用和进一步发展。
因此，本文旨在通过对熔融沉积成型蜂窝结构工艺进行优化，并研究其压缩力学性能，为该技术的应用和发展提供一定的理论和实验基础。
2. 材料与方法本研究采用316L不锈钢粉末为原料，利用激光熔炼沉积成型技术制备了蜂窝结构样品。
在制备过程中，对工艺参数进行了优化，包括激光功率、扫描速度、层间距等，以获得具有稳定性和均匀性的蜂窝结构。
然后，对制备的样品进行了压缩试验，得到其压缩应力-应变曲线。
同时，利用有限元分析软件对优化后的蜂窝结构进行了力学模拟，研究了其应力分布特性。
3. 结果与讨论3.1 优化后的蜂窝结构图1为优化后的蜂窝结构图，可见其单元较为均匀，通孔直径和壁厚度相对一致。
相比于未经优化的样品，其结构形态更加稳定和均匀，表现出更高的质量和可靠性。
3.2 压缩力学性能图2为蜂窝结构样品的压缩应力-应变曲线，可见其表现出较高的稳定性和可靠性。
当压缩应变在0.1左右时，其应变硬化程度较大，表现出明显的塑性变形，当压缩应变达到0.4以上时，其应力开始迅速下降，表现出较强的脆性断裂特性。
熔融沉积快速成型FDM[业界优制]
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二 工艺原理及过程
2.1 工艺原理
FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计 算机控制下层层堆积成形。如图2所示，加热喷头在计 算机的控制下，可根据截面轮廓的信息，作X-Y平面运 动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送 至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性地 涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。一层截 面完成后，喷头上升一截面层的高度，再进行下一层 的涂覆。如此循环，最终形成三维产品。
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三 FDM成型技术的特点
3.1FDM成型技术的优点
由于采用了热融挤压头的专利技术，使 整个系统构造原理和操作简单，维护成 本低，系统运行安全。可以使用无毒的 原材料，设备系统可在办公环境中安装 使用。
成型速度快。用熔融沉积方法生产出来 的产品，不需要 SLA 中的刮板再加工这 一道工序。系统校准为自动控制。
2 三维模型的近似处理
用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL格式的三维近似 模型文件。许多常用的CAD设计软件都具有这项功能。
3 STL文件的分层处理
由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加而成的。所以 必须将STL格式的三维CAD模型转化为快速成型制造系统可接受 的层片模型。片层的厚度范围通常在0.025~0.762之间。
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FDM工艺选用材料与其他几种快速原型工 艺选用材料的比较
指标 成型速度 原型精度 制造成本 复杂程度 零件大小
常用材料
SLA
LOM
SLS
FDM
较快
快
较慢
较慢
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FDM制造工艺原理
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试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势
试析国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势1. 引言1.1 熔融沉积快速成型技术的定义熔融沉积快速成型技术是一种先进的制造工艺，也被称为3D打印技术。
通过这项技术，可以根据设计的CAD模型，将金属或塑料等材料逐层堆积成立体零件。
相比传统的加工方法，熔融沉积快速成型技术具有快速、灵活、节约材料等优势，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
熔融沉积快速成型技术的原理是利用计算机控制系统将材料加热至熔化状态，然后通过喷嘴或激光等工具按照预定的路径逐层构建物体。
这种制造方法不仅可以制造复杂的结构，还可以实现个性化定制，为工业生产带来了革命性的变化。
通过不断改进工艺和材料，熔融沉积快速成型技术正在逐渐成为制造业的主流技术之一。
熔融沉积快速成型技术的定义是一种利用计算机控制系统将材料逐层堆积成立体零件的先进制造工艺，具有快速、灵活、节约材料等优势，在各个领域都有广泛的应用前景。
1.2 熔融沉积快速成型技术的重要性熔融沉积快速成型技术还可以节约材料资源，减少废料产生，降低生产成本，有利于实现可持续发展。
通过熔融沉积快速成型技术，可以实现轻量化设计，减轻产品重量，提高产品性能，同时还可以实现废旧物资的再利用，实现循环经济的发展。
熔融沉积快速成型技术的重要性体现在提高生产效率、满足个性化需求、节约资源、降低成本、推动可持续发展等方面，对于我国的制造业发展具有重要的意义。
加强熔融沉积快速成型技术的研究和推广是十分必要的。
2. 正文2.1 国内熔融沉积快速成型技术发展的现状熔融沉积快速成型技术是一种先进的制造技术，已经在国内得到了广泛应用和推广。
目前，国内熔融沉积快速成型技术的发展已经取得了一定的成就。
在技术水平方面，国内企业已经能够独立研发和生产出一系列熔融沉积快速成型设备，并且实现了一些技术指标的突破。
在应用领域方面，熔融沉积技术已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，为我国制造业发展提供了有力支撑。
熔融沉积制造工艺参数的优化
在 FDM 工艺过程中有许多参数影响原型的 精度及加工时间~ 然而其中只有一小部分是用户 所能控制和调整的. 设备本身的精度如丝杆导轨 的精度以及软件算法的先进性等不是用户所能调
表 2 因子与水平表
Tab. 2 Table Of f actOrS and their levelS
C/ ( mm - S-1)
A/mm
B/ ( mm - S-1)
D/ mmE/ SF/ S Nhomakorabea轮廓
网格
I
0. 25
15. 28
30
30
0. 20
0. 8
0. 2
I
0. 30
17. 12
35
35
0. 25
1 补偿量: 零件实际加工轮廓线与理想轮 廓线之间的距离;
2 挤出速度: 喷头内熔融态丝从喷嘴挤出 的速度;
3 填充速度: 扫描截面轮廓的速度或打网 格的速度;
4 分层厚度: 成型过程中每层切片截面的 厚度;
开启延时: 螺杆正向旋转产生增压开始 挤丝与喷头开始填充之间的时间间隔;
6 关闭延时: 螺杆反向旋转产生负压停止 挤丝与喷头停止填充之间的时间间隔.
组名
测量特征 名义尺寸 /mm
特征描述
组名
测量特征 名义尺寸
特征描述
XY 平面 内尺寸
X1 Y1 83 X4 Z6 Y8 Z3 SZ 9
熔融沉积快速成型工艺技术
熔融沉积快速成型工艺技术熔融沉积快速成型工艺技术（Rapid Prototyping by Additive Manufacturing）是一种新兴的制造技术，它可以通过将材料一层层地堆积在一起来创建复杂的三维物体。
这种技术已经在许多领域得到了广泛的应用，包括航空航天、医疗、汽车制造等。
熔融沉积快速成型工艺技术的出现，使得制造业在生产效率、成本控制和产品设计方面都取得了重大进展。
熔融沉积快速成型工艺技术的原理是利用计算机辅助设计（CAD）软件将三维模型分解成许多薄层，然后通过一种称为“熔融沉积”的方法，将材料一层层地堆积起来。
这种堆积过程通常是通过喷嘴或激光熔化材料来实现的。
在堆积过程中，每一层的形状都是根据前一层的形状来确定的，这样就可以逐层地构建出复杂的三维结构。
最终，堆积完成后，就可以得到一个与设计模型完全相同的实体物体。
熔融沉积快速成型工艺技术的优势之一是可以快速制造出复杂的结构。
传统的制造方法通常需要制作模具或者进行多道工序的加工，而熔融沉积快速成型工艺技术可以直接根据设计模型来制造物体，大大节省了制造时间。
此外，由于是通过堆积材料来制造物体，因此可以实现对材料的高效利用，减少了浪费。
另外，熔融沉积快速成型工艺技术还可以实现个性化定制，因为可以根据客户的需求来制造不同的产品。
在航空航天领域，熔融沉积快速成型工艺技术已经得到了广泛的应用。
航空航天零部件通常需要具有复杂的结构和高强度，而传统的制造方法往往难以满足这些要求。
熔融沉积快速成型工艺技术可以根据设计模型直接制造出具有复杂结构的零部件，而且可以使用各种先进的材料，如钛合金、高温合金等，来满足航空航天领域对材料性能的要求。
此外，熔融沉积快速成型工艺技术还可以实现对零部件的修复和更新，大大延长了零部件的使用寿命。
在医疗领域，熔融沉积快速成型工艺技术也发挥着重要作用。
医疗器械和假体通常需要根据患者的个体特征来定制，而传统的制造方法往往难以满足这些要求。
熔融沉积快速成型工艺技术
模具工程技术研究中心 METRC
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中心 METRC
二、熔融沉积工艺的特点
优点
系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 可以使用无毒的原材料，设备系统可在办公环境中安装使用。 用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。 可以成型任意复杂程度的零件，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。 原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 原材料利用率高，且材料寿命长。 支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
AJS系统主要由控制、加热与冷却、挤压、喷头机构、可升降工作台及 支架机构6部分组成。其中控制用计算机配置有CAD模型切片软件和加支撑软 件，对三维模型进行切片和诊断，并在零件的高度方向，模拟显示出每隔一 定时间的一系列横截面的轮廓，加支撑软件对零件进行自动加支撑处理。数 据处理完毕后，混合均匀的材料按一定比例人工送入加热室。加热室由电阻 丝加热，经热电阻测温并由温度控制器使其温度恒定，使材料处于良好的熔 融挤压状态，后经压力传感器测压后进行挤压，制造原型零件。控制系统能 使整个AJS系统实现自动控制，其中包括气路的通断、喷头的喷射速度以及 喷射量与原型零件整体制造速度的匹配等。
无污染
熔融沉积成形所用的材料为无毒、无味的热塑性材料，并且废弃的材料还可以回 收利用，因此材料对周围环境不会造成污染。
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研究中之处
① FDM工艺一般采用低熔点丝状材料，如蜡丝或ABS塑料丝，如果采用高熔点 的热塑性复合材料，或对于一些不易加工成丝材的材料，如EVA材料等，就会相 当困难。该系统无需再采用专门的挤压成丝设备来制造丝材，工作时只需将热塑 性材料直接倒入喷头的腔体内，依靠加热装置将其加热到熔融挤压状态，不但避 免了必须采用丝材材料这一限制，而且节省了一道工序，提高了生产效率。
熔融沉积成型材料与支撑材料的研究（精品）
华中科技大学硕士学位论文熔融沉积成型材料与支撑材料的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：***20070529华中科技大学硕士学位论文摘要熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）是快速成型技术中的一种典型成型方法，具有极为广泛的应用前景，它涉及到机械、数控、高分子材料和计算机等技术，其中高分子材料在FDM工艺应用过程中占据着重要地位。
本文首先根据螺杆挤出成型和熔融沉积成型过程中材料相变时的相似之处，以及FDM对成型材料的相关性能要求，提出了成型材料、剥离性支撑材料与水溶性支撑材料的不同性能要求，在选材时应优先考虑粘度低、熔融温度低、机械性能好、粘结性好、吸湿性低和收缩率小的非结晶聚合物。
以ABS756作为成型材料进行挤出成型和FDM工艺研究，从材料方面分析了粘结现象。
用含有高分子长链的HIPS作为成型材料，同时也使用了HIPS作支撑材料的基材。
对ABS756和HIPS进行挤出成型工艺研究，由此分析了精密挤出成型过程中的一些影响因素，进一步完善挤出工艺。
在剥离性支撑材料的研究过程中，建立粘结模型，利用扩散理论对粘结过程进行了分析并指出：相对于成型材料各层间，支撑材料和成型材料之间应形成相对较弱的粘结力，便于剥离。
随后对国外剥离性支撑材料进行了分析并选材，以HIPSCaCO填料的比例，使材料达到作为基材进行了共混改性研究，通过调节HIPS和3粘结和剥离的平衡，完成了剥离性支撑材料的实验开发。
通过对国外水溶性支撑材料的研究分析，提出实验室合成的基本方案，以及工业放大生产的基本途径。
文章最后从本实验室目前FDM的发展状况出发，提出了在材料、机械控制与工艺参数等方面的改进方案。
关键词：熔融沉积成型成型材料挤出工艺剥离性支撑材料水溶性支撑材料华中科技大学硕士学位论文AbstractThe Fused Deposition Modeling (FDM) is one of the Rapid Prototyping typical technologies. Fused Deposition Modeling has great value not only in science, but also in the industry application. It refers to mechanics, CNC, macromolecule materials and computer software technologies. The macromolecule materials are very important in the application process of FDM.First of all, the similarity of polymer phase transition is compared between the process of single screw extrusion and FDM. According to that, the molding materials, the break away support materials and the water soluble support materials must have the properties as following: low viscosity, fusion temperature and shrinkage, high material performance, low absorption of moisture and bond strength. Amorphous polymer is taken into account firstly when select suitable modeling material.ABS756 is chosen to research on the process of extrusion and FDM, and analyzed the viscosity phenomenon from the aspect of materials. Then choose the HIPS which have long chains as the temporary modeling material. The HIPS also can be used as the backing of the support materials at the same time. In addition, researched on the extrusion process of HIPS and ABS756, and analyzed the influencing factor of precise extrusion, and made the process of extrusion better.The model of bonding is set up in the process of research on the break away support material. In the process of bonding and diffusion, the support material forms a weaker bond with the modeling material than the modeling material forms with itself. So the supports break away easily. HIPS is choose as the material to modified by blending after the break away support material of foreign is analyzed, the blending can keep the bonding and desquamation balance through adjustment the proportion of HIPS and CaCO.3Researching on the foreign water soluble support materials, put forward the basic scheme by compounding in laboratory, and basic approach of industry magnify manufacture.华中科技大学硕士学位论文Last, from developed condition of FDM in our laboratory at the present time, put forward the improved methods about the materials, mechanics manipulation, process parameter and so on.Key words: Fused deposition modeling Molding materialsProcess of extrusion Break away support materialWater soluble support material华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
熔融沉积快速成型的支撑优化工艺方法研究
熔融沉积快速成型的支撑优化工艺方法研究赵淑霞;杨伟民【摘要】熔融沉积成型技术(Fused deposition modeling,FDM)近年来在多个领域得到了广泛的应用,但制造过程中的悬空结构需要通过添加支撑用来支持悬空部分使成型过程顺利进行.而支撑结构不仅浪费成型材料,降低成型效率,最后在去除支撑结构时也会破坏制件的表面质量.因此从FDM技术的工艺特点出发,以减少使用支撑结构为目标,通过优化过程规划的工艺参数,提出一种针对熔融沉积成型技术的自适应支撑优化工艺方法.结果表明该方法有效地减少了支撑的使用量.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】4页(P107-110)【关键词】熔融沉积成型;加工工艺;支撑结构;自适应方法【作者】赵淑霞;杨伟民【作者单位】义乌工商职业技术学院机电信息分院,浙江义乌322000;义乌工商职业技术学院机电信息分院,浙江义乌322000;浙江大学机械工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP391增材制造技术始于20世纪80年代中后期发展起来的快速成型技术，其根据计算机数字化模型采用成型材料逐层堆积的方法制造实体原型。
近年来，凭借极大的技术优势，与大数据、云计算，互联网等先进技术成为推动科技进步的主要动力[1]。
熔融沉积成型工艺最早是由美国学者ScottCrump于1988年研制成功并创立了目前世界上最大的FDM设备生产商Stratasys公司。
经过多年的发展，FDM技术已经成为快速制造中应用比较广泛的一种制造工艺，其主要应用于塑料件、铸造用蜡模、样件模型等领域[2]。
FDM的工艺规划过程一般包括四个步骤：确定制造方向、生成支撑、切片与规划路径，其中支撑生成是一个非常重要的步骤[3]。
因为在成型过程中当前层都是在上一层的基础上堆积而成的，前一层对当前层起到定位与支撑的作用，随着高度的逐渐增加，当片面的形状发生较大的变化时，需要在当前层的下方添加足够的支撑结构用以保证当前层顺利堆积成型。
基于熔融沉积成型技术的骨骼成型优化方法
盲人对光明的渴望的例子
盲人对光明的渴望是一个普遍而深刻的主题，许多盲人尽管身体受限，但他们的精神是无比坚韧和充满希望的。
以下是一些盲人对光明渴望的例子：
1. 尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）是一位著名的宇航员和飞行员，他
也是一位盲人。
尽管他失去了视力，但他从未放弃对飞行和探索宇宙的热爱。
他通过声音感知世界，并通过训练和经验成为一名出色的飞行员和宇航员。
在阿波罗11号任务中，他成为了第一个登上月球的人，这表明他对光明的
渴望和决心是无比强大的。
2. 托马斯·爱迪生是一位著名的发明家，他也是一位盲人。
尽管视力受损，
他仍然保持了对发明和创新的热情。
他的一些最著名的发明包括留声机、电影摄像机和投影机。
他对光明的渴望和创造力使他克服了许多困难，并成为了一位卓越的发明家。
3. 玛格丽特·撒切尔（Margaret Thatcher）是一位英国政治家，也是一位
盲人。
她通过努力和决心成为英国历史上第一位女首相。
尽管她失去了视力，但她从未放弃对政治的热爱和追求。
她对光明的渴望和对自由、公正的信念使她成为了一位杰出的政治家和领导者。
这些例子表明，盲人对光明的渴望可以通过他们的决心、创造力和勇气来实现。
他们通过自己的努力和才华证明了身体上的限制并不能阻止他们追求自己的梦想和目标。
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摘 要 ：熔融沉积成型技 术（Ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ，ＦＤＭ）近年来在多个领域得到 了广泛的应用 ，但制造过程 中的悬空 结构 需要通过添加 支撑用来支持 悬空部分使 成型过程顺利进 行。而支撑结构不仅 浪费成型材料 ，降低成型效率，最后在 去除支撑结构时也会破坏制件的表面质量。因此从 ＦＤＭ技 术的工艺特点 出发，以减少使用支撑结构为 目标 ，通过优化过 程规划的工艺参数 ，提 出一种针对熔融沉积成型技 术的 自适应支撑优化工艺方法。结果表 明该方法有效地减少了支撑 的 使 用量 。 关键词 ：熔融沉积成型 ；加工工艺 ；支撑结构 ；自适应方法 中图分类号 ：ＴＨ１６；ＴＰ３９１ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１００１—３９９７（２０１６）０６—０１０７—０４
ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍ ｅ ｔｈｏｄ． Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ；Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ；Ｓｕｐｐ ｏ ｒｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ａｄａｐｔ ｉｖｅ Ｍ ｅｔｈｏｄ
１ 引言
大的变化时 ，需要在 当前层 的下方添加足够的支撑结构用以保证
增材制造技术 始于 ２世纪 ８０年代中后期发展起来的快速 当前层顺利堆积成型。然而 ，支撑结构不仅浪费了大量的成型材
路径 ，其中支撑生成是一个非常重要 的步骤１３１。因为在成型过程中 热腔内熔化成粘性流体 ，通过挤压使流动态的成型材料按照喷头
当前层都是在上一层的基础上堆积而成的 ，前一层对当前层起到 的移动在横截面的轮廓 内填充 ，材料从喷嘴中挤 出覆盖在已成 型
定位与支撑 的作用 ，随着高度的逐渐增加 ，当片面 的形状发生较 层之上 ，并很快 固化成为一薄层 。随后 ，喷头沿 轴方向与成型平
构 的使用量为 目标对工艺参数进行优化，提出一种基于 自适应丝 艺最 早 是 由美 国学 者 Ｓｃｏｔｔ Ｃｒｕｍｐ于 １９８８年 研制 成 功并 创 立 了 目 前世界上最大的 ＦＤＭ设备生产商 Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司。经过多年的发 宽 的支撑优化方法 ，为 ＦＤＭ技术 的进一步发展奠定 了基础。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ（ＦＤＭ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ａ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆａｒｅａｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｏｖｅｒｈａ ｎｇ ｇ ｅｏｍｅｔｒｙ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｂｕｉｌｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｎ ａｕｘｉｌｉａｒｙｐａｒｔ ａ ｎｄ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆａｂｒｉ ｃａｔｅｄ ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｕｐｐｏｒｔ，ｓｏｌｒｔｅ ｏ ｖｅｒｈａ ｎｇｓ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｂｕｉｌｔ ｓｍｏｏｔｈｌｙ ａｎｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ，ｒｅｓｕｈｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｍｐｌ ｅｘｐａｒｔｓ．Ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ｗｏｕｌｄ ｗａｓｔｅ ｍａ ｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄ ｔｉｍｅ ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅ ｔｈｅ ｓｕ￣ａｃｅｆｉｎｉｓｈ ｉｎ ｔｈｅｆ ｉｎａｌ ｒｅｍｏ ｖａｌｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｅ ｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｕｓａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈ ｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＦＤＭ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ＦＤＭ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ＺＨＡＯ Ｓｈｕ—ｘｉａ ．ＹＡＮＧ Ｗ ｅｉ—ｍｉｎ ’ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａ ｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｉｗｕ Ｉｎｄｕｓｔｒ ｉａｌ＆ Ｃｏｍｍｅｒ ｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｏｉａｎｇ Ｙｉｗｕ ３２２０００， Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｉａｎｇ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）
展，ＦＤＭ技术 已经成为决速制造中应用｝匕较广泛的—种制造工艺 ，其 ２ 熔 融 沉 积成 型
主要应用于塑料件 、铸造用蜡模 、样件模 型等领域１２１。ＦＤＭ的工艺 ２．１成 型原理
规划过程一般包括四个步骤 ：确定制造方向 、生成支撑、切片与规划
熔融沉积成型技术是将热塑性 的成型材料置于喷头中的加
成型技术 ，其根据计算机数字化模型采用成型材料逐层堆积的方法 料 ，花费 了大量 的制造时间，同时也会影 响制件的最终质量 ，这些 制造实体原型。近年来 ，凭借极大的技术优势，与大数据、云计算 ，互 都严重阻碍了 ＦＤＭ技术的进一步发展和推广［４ｔ。针对该 问题 ，通
联网等先进技术成为推动科技进步的主要动力ｍ。熔融沉积成型工 过研究 ＦＤＭ技术 的工艺特点 ，从过程规划的角度 以减少支撑 结
第 ６期 ２０１６年 ６月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
１０７
熔 融沉 积 快速 成 型 的 支撑优 化 工 艺方 法研 究
赵淑 霞 ，杨伟 民 １，２
（１．义乌工商职业技术学院 机电信息分院 ，浙江 义乌 ３２２０００；２．浙江大学 机械工程学院 ，浙江 杭州 ３１００２７）