熔融沉积快速成型工艺精度分析与研究
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
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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
熔融沉积(FDM)工艺参数对制件表面精度及力学性能影响的实验研究
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2019 年 2 月
北华航天工业学院学报
第 29 卷
（W）× 高（H）：115.0mm×25.0mm×4.0mm。如图 1 所示。
图 1 试样的三维模型
1.3 基于正交实验法进行参数优化设计
正交实验法就是利用排列整齐的表——正交
表来对实验进行整体设计、综合比较、统计分析，实
现通过少数的实验次数找到较好的生产条件，以达
基金项目：廊坊市科技支撑计划项目（2016011082） 收稿日期：2018 - 10 - 19 第一作者简介：吴伟（1985 -），男，讲师，硕士，河北邯郸人，主要 从事材料成型及控制工程研究。
参数方案。 熔 融 沉 积 是 将 丝 状 的 热 熔 性 材 料（如 PLA，
ABS，尼龙等）加热融化 [1]，再通过打印机内的一个 微细喷嘴的喷头挤喷出来，当喷头沿制件内外截面 轮廓和内部填充的轨迹进行运动时，挤出的材料迅 速固化，并与已固化的材料相粘结，经逐层地堆积 后，形成三维制件实体 [2（] 打印完成后需冷却一段时 间方可取出）。 1 试验方法 1.1 FDM 技术的主要工艺参数
（2）打印厚度：即制件成型过程每层切片截面的 实际厚度，该参数与所用的喷嘴的种类有关，一般 取 0.1mm - 0.4mm[3]。
（3）打印速度：针对本次实验的打印机而言，其 打印速度分为三档，在此只做定性分析，即慢速，标 准，快速。 1.2 试样三维模型的建立
设计样件形状为拉伸件，其尺寸为：长（L）× 宽
到更优的生产工艺效果，这种实验设计法是从大量
的试验点中挑选适量的具有代表性的点，利用已经
设计好的表格——正交表来安排试验，设计相应的
试验数据，并进行数据分析的方法。由于正交表具
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 背景介绍熔融沉积快速成型技术是一种先进的制造技术，可以通过将金属粉末或塑料颗粒熔化并按照预定路径逐层堆积，最终制造出复杂形状的零部件或构件。
随着现代制造业的发展和需求的增加，熔融沉积快速成型技术在航空航天、汽车、医疗等领域中得到广泛应用。
国内熔融沉积快速成型技术的发展日渐成熟，涌现出了一批具有国际竞争力的企业和研究机构。
与国外相比，国内熔融沉积快速成型技术仍存在一定的滞后现象，制约着该技术的进一步发展。
本文将首先对熔融沉积快速成型技术进行概述，然后分析国内熔融沉积快速成型技术的发展现状，接着探讨导致技术发展滞后的原因，最后展望未来熔融沉积快速成型技术的发展趋势。
通过本文的探讨，可以更好地了解国内熔融沉积快速成型技术的发展现状和未来发展趋势，为该领域的研究和实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的本文的研究目的主要在于探讨国内熔融沉积快速成型技术的发展滞因及未来发展趋势。
通过对熔融沉积快速成型技术的概述和国内发展现状进行深入分析，我们希望能够找出导致技术发展滞后的原因，为未来的技术发展提供参考和借鉴。
我们也将展望未来国内熔融沉积快速成型技术的发展趋势，为相关领域的研究和应用提供指导和建议。
通过本文的研究，我们期望能够为国内熔融沉积快速成型技术的进一步发展提供有益的启示和倡导。
2. 正文2.1 熔融沉积快速成型技术概述熔融沉积快速成型技术是一种先进的制造技术，它通过将金属、塑料等材料加热至熔化状态，然后通过喷射或喷涂的方式将熔化的材料沉积在特定的位置上，最终形成零件或构件。
这项技术具有快速成型速度、成型精度高、生产效率高等优点，被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工艺流程包括材料加热、喷射沉积、成型控制等步骤。
将所需材料加热至熔点以上，形成熔池。
然后，通过喷嘴或喷头将熔化的材料喷射或喷涂到工件表面，控制喷射轨迹和速度实现成型。
熔融沉积快速成型工艺过程分析及应用
ｐｏｕｔ ｎｄｓ ｎｆ ｎｔ ｎｄｍ ｎｔ ｉｎａｄｂ ｍ ｄｃ ｎｉｅｒ ｇｉｄｓｕｓｄａ ｗ ｌａ ｅ ｕｕｅｄ— ｒｄｃｉ ｅｉ ， ｃｉ ｅ ｏｓ ａｏ ｎ ｉ ｅ ｉ ｅｇｎｅｉ ｉ ｓｅ ｅｌ ｔ ｔｒ ｅ ｏ ｇ ｕ ｏ ｒ ｔ ｏ ｌ ａ ｎ ｓ ｃ ｓ ｈｆ ｓ — ｖｌ ｍ ｎ Ｄ ｒｓｅｔｄ ｅｏ ｅｔ Ｆ Ｍ ｉｐｏｐ ｃ ． ｐ ｆ ｏ ｓ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｆｕ ｅ ｅ ｏ ｉ ｏ ｏ ｅｉ ｇ； ｐ ｄ ｐ ｏ ｏ ｙ ｉ ｇ Ｍ ｏ ｅ ｓ ａ ｌ ｈ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｓ ｄ ｄ ｐ ｓｔ ｎ ｍ ｄ ｌ ｉ ｎ Ｒａ ｉ ｒ ｔ ｔ ｐ ｎ ； ｄ ｌ ｔ ｂ ｉ ｍ ｎ ｅ ｓ
中图分类 号 ：Ｈ１ 文 献标 识码 ： Ｔ ６ Ａ
ｓ ｉ ｏｅｎ Ｆ Ｍ）ｎ ｓｅｈ ｏ ｇｆａ ｒ ｕ ｍ ｒｅ． ｅ ｔ ｒｌ ｏｓ ｕｔｎｏ Ｄ ｓ ｍ ｉ ｎｍ ｄｌ ｇ（Ｄ ａｄ ｔｔ ｎｌ ｅｔ ｅ ｉｓｍ ａｉ ｄ ｈｎｉｅ ａ ｃｎｔ ｃ ｏ ｔ ｏ ｉ ｉ ｃ ｏ ｙ ｕ ｓｓ ｚ Ｔ ｎ ｇ ｒ ｉ ｆＦ Ｍｓ ｔ ｙｅ
１ 引言
快速成型技术是 ８ 年代后期发展起来的新兴先进制造技术， ０ 被认为是近 ２ 年制造技术领域的一次重大突破 ， ０ 是一种基于离散 堆积成型的数字化成形技术 】 。快速成型技术是集控制 、 激光、 物理 化学等高新技术于一体的综合 『技术， 生 可以快速准确地将设计思想
材料熔覆或熔 融挤出成型 ， 属于快速成型 Ｒ （ａｉ ｐｏ ｔ ｉｇ Ｐ ｒ ｄ ｒｔ ｙ ｎ ） ｐ ｏｐ
驱动轮旋转时产生 的摩擦力将丝材送往喷头内 ， 喷头中的加热器 将送人的丝高温融化成粘弹性流体状态。
挤压已融化 的丝料 ， 在喷头 内产生一定 的压强 ， 使熔融的丝
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【摘要】熔融沉积快速成型技术是一种新型的快速成型技术，具有高效、精密的特点。
本文通过对国内熔融沉积快速成型技术的发展现状进行分析，揭示了发展滞因并提出了对应的解决方案。
探讨了技术瓶颈存在的原因和可能的突破方向。
未来发展趋势的预测指出，熔融沉积快速成型技术有着广阔的应用前景，可以在航空航天、医疗、汽车等领域发挥重要作用。
结论部分对国内熔融沉积快速成型技术的未来前景进行了展望，总结评述了该技术的发展现状和面临的挑战，为相关领域的研究和应用提出了建设性意见。
通过深入分析和研究，可以为国内熔融沉积快速成型技术的发展提供有益借鉴。
【关键词】熔融沉积快速成型技术、发展滞因、技术瓶颈、未来发展趋势、国内前景、总结评述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，简称为DMD技术，是一种利用高功率激光束或电子束将金属或陶瓷粉末材料熔化并喷射到特定位置，通过逐层堆积的方式快速制造复杂形状的工件的先进制造技术。
该技术具有精度高、生产效率快、成型成本低、材料利用率高等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医药等领域。
熔融沉积快速成型技术的工作原理是先将金属或陶瓷粉末注入到喷嘴中，然后利用高功率激光束或电子束对粉末进行熔化，同时控制喷嘴的运动轨迹，将熔化后的粉末沉积在工件表面，重复这个过程直至整个工件制造完成。
通过不断堆积，可以实现复杂形状的工件快速制造。
熔融沉积快速成型技术具有一定的局限性，如材料选择受限、制造精度有待提高等问题。
随着科技的发展和研究的深入，这些问题相信会随着技术的不断完善而逐渐得到解决。
熔融沉积快速成型技术仍然具有很大的发展空间和潜力。
1.2 研究背景熔融沉积快速成型技术是一种通过在空间中逐层沉积材料来实现快速成型的先进制造技术。
随着我国制造业的不断发展和经济的快速增长，熔融沉积快速成型技术逐渐成为了制造业的重要领域之一。
这项技术可以实现复杂结构的快速制造，同时也可以在材料节约和环保方面发挥重要作用。
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。
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。
熔融沉积快速成型技术
熔融沉积快速成型技术说到熔融沉积，简单来说，就是把塑料材料加热到融化，然后把它一层一层地叠加起来。
就像你堆积木一样，只不过这个积木是热乎乎的塑料。
你觉得神奇吗？我也是。
你只需设计个图纸，放进电脑，接着就可以坐等“奇迹”的出现。
不是说简单就简单，里边的学问可不少，尤其是在材料选择上，别以为随便拿个塑料就行。
每种材料都有它的性格，有的高冷，有的温柔，得看你想做啥。
比如，想做个能用的杯子，那你得选择耐高温的材料，不能让它一热就变形，那就得不偿失了。
这技术可不止在小玩意儿上有用，嘿，咱们再往大了说。
比如，在汽车、航空，甚至医学领域，熔融沉积的身影都在。
想象一下，能快速打印出个汽车零件，简直是给工厂带来福音。
这可是事半功倍的节奏呀，传统的制造方法得耗费多少人力物力，真是让人头疼。
而这项技术，能大幅减少生产周期，简直是科技改变生活的又一体现。
熔融沉积的可塑性也是一绝。
无论是复杂的几何形状还是简单的设计，只要你能在电脑上画出来，它都能给你还原得淋漓尽致。
像是“随心所欲”，你想做什么就做什么，真是好得让人想拍手叫好。
这种技术也为环保出了一份力。
你可知道，现在有些材料是可以回收再利用的，变废为宝，既环保又经济，真是一举两得。
技术虽好，但也不是没有缺点。
打印出来的东西，有时候表面可能会有点粗糙，质量上也不如传统制造那么稳定。
不过，别着急，现在科学家们可是在不断努力改进这个技术，日子长了，肯定会越来越好。
正所谓，工欲善其事，必先利其器，技术的提升真是让人充满期待。
不得不提的是这项技术带来的创造力，真是让人眼前一亮。
你可能会发现，现在的年轻人，尤其是那些对科技充满热情的小伙伴们，纷纷加入了“创客”行列。
自己设计，自己打印，像是打造自己的小宇宙，满满的成就感。
这可不是说说而已，亲自参与到制作中，看到自己的设计变成现实，那种乐趣，简直无法用言语形容。
熔融沉积技术的普及，推动了更多领域的创新。
艺术家们也开始运用这项技术，把他们的灵感变成现实，打破了传统艺术的界限。
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（Melt Deposition Rapid Prototyping，MDRP）是一种基于熔融金属或合金材料的三维打印技术。
它通过将金属线或粉末材料加热熔化，并利用机器控制的方式，将熔融材料逐层喷射或喷涂到特定形状的基底上，从而实现零件的快速制造。
MDRP技术具有以下几点优势：1. 高效性：相比传统的制造工艺，MDRP的制造速度更快。
由于采用了逐层堆积的方式，MDRP可以同时制造多个零件，大大减少了生产周期。
2. 灵活性：MDRP技术可以制造出非常复杂的几何形状和内部结构，同时可以根据需要进行定制化的设计。
这使得MDRP技术在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
3. 节约材料：MDRP技术只使用所需的材料，没有废料产生。
相比于传统的切削加工方式，MDRP可降低材料浪费，减少环境污染。
4. 高质量：MDRP技术可以实现高精度的制造，不仅可以制造出复杂的外观形状，还可以获得理想的表面光洁度和内部结构。
5. 多材料组合：MDRP技术可以使用不同种类的金属材料进行制造，还可以组合不同类型的材料，实现复合材料的制造。
这为生产具有特殊性能的零件提供了可能。
尽管MDRP技术具有诸多优势，但这项技术面临一些挑战。
首先，MDRP技术的设备和材料成本较高，限制了其在一些领域的推广。
其次，MDRP技术在构建大型零件时的速度相对较慢，对于一些大规模生产的零件可能不太适用。
此外，MDRP技术在材料的性能和质量控制方面还存在一些问题，需要进一步的研究和改进。
总之，熔融沉积快速成型技术是一项具有广阔应用前景的制造技术。
随着技术的不断发展和成熟，相信MDRP技术将在未来得到更广泛的应用，并为制造行业带来更多的创新与发展。
熔融沉积快速成型技术（MDRP）是一种基于熔融金属或合金材料的三维打印技术。
它通过将金属线或粉末材料加热熔化，并利用机器控制的方式，将熔融材料逐层喷射或喷涂到特定形状的基底上，从而实现零件的快速制造。
熔融沉积快速成型技术研究进展
【 关键词】 快速成 型； 熔融沉积 ； 研究进展
１ 熔融沉积快速成型简介
能更好。
基于 Ｃ ＡＤ ／ Ｃ Ａ Ｍ技术 的快速成型技术 （ 又称 ３ Ｄ打印技术 ） 近年来 ４ 熔 融 沉 积快 速 成 型 工 艺 方面 的研 究 进 展 成为社会与科技热点 该技术是利用 Ｃ Ａ Ｄ模型驱动 ， 通过特定 材料运 对于给定的快速成 型系统 ． 工艺参数的优化设置会在不 引起附加 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 费用 的情况下大幅度改 善原型件的质量。 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 国内的大连理工大学的郭东明教授等人进行了 Ｆ Ｄ Ｍ工艺参数优 印制件 ． 因此可 以实现产品的快速制造 化设计 ． 先 是提 出丝宽 理论模 型 ． 后通过 正交试 验得到影响试件尺寸 熔 融沉积成型 （ Ｆ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ． Ｆ Ｄ Ｍ） ￣ ０ 是一 种近十几 并进行参数优 化 ， 大幅度提高 了成 型 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 精度及 表面粗糙度 的显著因素 ， 印度的国家铸造锻造技术研究所研究 了几个工艺参数 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 件的成 型精度 他们得出层数过多、 光栅线 间距过大 、 光 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 不同对制件机械性能的影响。 气隙过大对制件机械性能不利的结论。Ｆ Ｄ Ｍ工艺的主要 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 栅宽度过小 、 这都需要制件 良好的表面质量及最 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 ， 用途之一是制作概念模型和模 具． 随即与前一层面熔结在一起 与 Ｓ Ｌ Ａ、 Ｓ Ｌ Ｓ等工艺不同． 熔融沉积在成 小的翘 曲变形 美 国德雷塞尔大学用 田口实验设 计方法找到最少实验 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 运行数量和最佳工艺参数的设置 ， 使用 三维 、 几何和表 面粗糙 特征的 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 基准开展研究 发现了零件输 出的质量和输人制造工艺参数之 间的功 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 能关系 意大利 巴里大学经过实验对 比发现切片高度和光栅宽度是十 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 分重要 的工艺参数 ． 而喷头直径则对 制件表面质量影 响较 少 ， 指出原 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 型件表面粗糙度 随切片高度和光栅 宽度的增大而显著增大 ， 而随喷头 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 直径的增大而略微减少 西南科技大学 的研究人员针对狭长薄壁体 的 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 成形翘 曲变形 ．采用 Ａ Ｂ Ｓ 材料的半球壳 、狭长薄壁体试件进行 了实 了一系列研究并取得 了阶段性成果 验． 然后对结果进行分析 ， 最终提出了解决方法 。 上海交通大学机械与
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
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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
熔融沉积快速成型工艺精 度分析 与研究
李宝强 ，方沂 （ 天津职业技术师范大学 ，天津 ３ ０ ０ ２ ２ ２ ）
摘 要 ：利用北京殷华ＭＥ Ｍ３ ２ ０ Ａ 快速 成型机进行尺 寸测试件 的试做 ，并 用杭 州博 洋Ｂ Ｑｃ １ ０ ８ ６ ＲＤ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
成型层厚 ：０ ． １ ７ ５ — ０ ． ４ ｍ ｍ；最大扫描速度为 ：
５ ～８ ０ ｃ ｍ３ ． ｈ 一 １ ，成 型空间 ：３ ２ ０ ＂ ３ ３ ０ ＂ ３ ７ ０ ｍｍ；喷
１ ． １ 实验模型及设备
Ｆ Ｄ Ｍ快速原型 的尺寸精度取决于许 多因素 ，
头系统 ：双喷头 ； 成型材料 ：Ａ Ｂ Ｓ Ｂ ６ ０ １ ／ Ｂ ２ ０ ３ ；
龙等） 精确堆积 （ 由点堆 积成面 ，由面 堆积成 三维 实体） 的方法制造原型或零件 。能够广泛应用于教 育 、医学 、汽车 、考古 、动漫 、工业设计 、工艺 设计等多领 域。 目前Ｆ Ｄ Ｍ系统在全球 已安装的快 速 成型系统 中约 占３ ０ ％。Ｆ ＤＭ技术 日趋成 熟 ，但
孔 、长方 形 、三 棱柱 、六棱 台 等
中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ３ １ １ ． ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ７ — ５ ５ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ３）１ １ — ０ ０ ４ １ — ０ ４
熔 融挤 压快速 成形技 术 （ Ｆ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ）是 快速 成型 技术 中较成 熟 的工 艺之
一
为了分析Ｆ ＤＭ原试 件 的 设计 原 则 【 １ ｌ ，设 计 了一 个 精度 测 试 工件 如 图 １ ， 包 括 圆柱 、圆 圆
。
Ｆ Ｄ Ｍ技术是利用热塑性材料 的热熔 陛、粘结
性等特点 ，在计算机控制与管理下 ，根据 零件 的
Ｃ Ａ Ｄ 模 型 ，采用材料 （ 立 口 蜡 、Ａ Ｂ Ｓ、聚碳酸酯 、尼
甚至还会 引起层与层之间的相互剥离 。
不能对Ｆ ＤＭ成型件 的结构性 ，气密性和强度 有特 别高 的要求 。
若喷头温度太高 ，材料趋 于液态 ，粘 陛系数 变小 ，流动 陛增强 ，可能会造成挤出速度过 陕无
２ Ｆ Ｄ Ｍ模型制件精度的影响 因素
通过 上面 实验可 知 ，Ｆ Ｄ Ｍ工 艺是 一个涉 及
并配备数据处理软件 Ａ ｕ ｒ ｏ ｒ ａ １ ． ８ ，ＭＥ Ｍ－ －３ ２ ０ Ａ 熔
题 ，文章通过实验方法 ，并结合成形产 品进行精
度分析 ，以进 一步掌握Ｆ ＤＭ成形工艺和探讨改 善 Ｆ Ｄ Ｍ成形 精度的方法 。
１试 验 模 型 设 计 和 实 验 过 程
融挤 压快速成形机 的主要性能参数技术参数为 ：
出了提 高熔融沉积精度的改进 办法 ，为进一 步掌握Ｆ ＤＭ成形 工艺和提 高精度提供有效的参考 。
关键词 ：熔融沉积成型 ； 成型精度 ； ＭＥ Ｍ－ －３ ２ ０ Ａ＇ ） ｇ￣挤压快速成形机
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ ＿ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ０ ５
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ９ — ０ ３
作者 简介 ：李宝强 （ １ ９ ７ ３ 一），男，福建厦门人，实验师；研 究方向：快速成型及ｃ Ａ Ｄ／ ｃ Ａ Ｍ。
《 福建轻 纺 》４ １
福建轻纺 ２ ０ １ ３ 年１ １ 月 第１ １ 期
表２ Ｆ ＤＭ试 件 形 位 精 度 测 量 结 果
常见 的特征 ， 有变 化 的 壁 厚 尺 寸
图１ Ｆ Ｄ Ｍ 精度测试件
也存在 不少弊端 ，像产 品的精 度不高 ，表面 不够
光滑 、内应力变形及强度 不足等等 。针对这些 问
（ 卜６ ｍ ｍ ），成形方向有变截面 。试验设备为北 京殷华生产 的熔 融挤压快速成型机ＭＥ Ｍ一３ ２ ０ Ａ ，
２ ． ３挤 出速度的选择 与影响因素
每一个环节都会 引起误差 ，这些误差严重影 响了 Ｆ Ｄ Ｍ 原形件 的精度 ， 阻碍了其在快速成形技术及 功能零件制造中 的进一步应用 ，以下分析几个主
要 的因素 ： ２ ． １ 材料性 能及影 响因素 ［ ２ ］