熔丝沉积快速成型.doc
上传者：布罗奇迹
2022-07-07 19:58:34上传
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熔丝沉积快速成型
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1 绪论
快速成形技术是一门先进制造技术，具有非常广阔的应用前景，但是国内企业应用快速成形技术依赖国外生产的设备，导致应用成本高昂，影响了快速成形技术在国内的推广和应用。熔丝沉积快速成形(FDM)方法是快速成形技术中的一个重要分支，它涉及到机械、数控、高分子材料和计算机等技术，熔丝沉积快速成形设备具有硬度高、不使用激光器、设备成本低等优点，其制件强度好。因此,研究和开发国产化的熔丝沉积快速成形设备具有重要的义。
本文主要讲了熔丝沉积成型的工作原理，应用范围
3
该系统组要包括喷头、送丝机构、运动机构、加热机构，工作台5个部分。工作时，先确定各层间距、路径宽度，计算机对计算机模型进行切片，生成路径，然后在计算机控制下喷头按路径移动出丝，喷丝粘结在工作台上已制作层面上，如此反复逐层制作，直至最后一层，这样熔丝粘结形成所要求的实体模型。其中喷头是关键、最复杂的部分，材料在喷头中北加热熔化，喷头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动时挤出材料，与前一层粘结并在空气中迅速固化，如此反复进行即可得到实体零件。它的工艺过程决定了它在制造悬臂件时需要添加支撑，这点与LOM和SLS完全不同。现在的FDM快速成型系统一般都采用双喷头独立加热，一个用来喷模型材料制造零件，另一个用来喷支撑材料做支撑，两种材料的特性不同，制作完毕后去除支撑相当容易。
FDM工艺的关键是用液化器代替了激光器，保持半流动成型材料刚好在凝固点之上，通常控制在比凝固温度高1 ℃左右。
FDM喷头受水平分层数据控制，当它沿着XY方向移动，半流动融丝材料从FDM喷头挤压出来，很快凝固，形成精确的层，每层厚度范围在0.025~0.762 mm。
FDM是各种快速成型工艺中发展速度最快的一种。目前，它以成为快速成型技术研究。它主要有一下特点：
（1）成型设备简单，陈本低廉。FDM快速成型系统是以电加热的方式将成型材料加热到熔融状态来成型的，不需要高成本件激光器，因此大大简化了设备，使之成本降低。
（2）成型过程对环境无污染。FDM工所用的成型材料一般为无毒、无味的热塑性材料，因此对环境不会造成污染。且设备运行时噪音也很小。
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2.3 工艺过程
FDM快速成型的过程包括:设计三维CAD模型、CAD模型的近似处理、对STL文件进行分层处理、造型、后处理。如图3所示。
1 设计CAD三维模型
设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD模型。常用的设计软件有:Pro/Engineering，Solidworks，MDT，AutoCAD，UG等。
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
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。
4 造型
产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。
5 后处理
快速成型的后处理主要是对成型进行表面处理。去除实体的支撑部分，对部分实体表面进行处理，使成型精度、表面粗糙度等达到要求。但是，成型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除，在处理过程中会出现损坏成型表面的情况，从而影响成型的表面品质。于是，1999年STratasys公司开发出水溶性支撑材料，有效的解决了这个难题。目前，我国自行研发FDM工艺还无法做到这一点，成型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。
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2.4 成形材料
FDM工艺对成形材料的要求是熔融温度低、粘度低、粘结性好、收缩率小。影响材料挤出过程的主要因素是粘度。材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利的挤出。材料的流动性差，需要很大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成形精度。
FDM工艺选用的材料为丝状热塑性材料，常用的有石蜡、塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等的线材或丝材。在熔丝线材方面，主要材料是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料。目前用于FDM的材料主要是美国Stratasys的丙烯***-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABS P400）、***丙酸烯-丙烯***-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（
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1 绪论
快速成形技术是一门先进制造技术，具有非常广阔的应用前景，但是国内企业应用快速成形技术依赖国外生产的设备，导致应用成本高昂，影响了快速成形技术在国内的推广和应用。熔丝沉积快速成形(FDM)方法是快速成形技术中的一个重要分支，它涉及到机械、数控、高分子材料和计算机等技术，熔丝沉积快速成形设备具有硬度高、不使用激光器、设备成本低等优点，其制件强度好。因此,研究和开发国产化的熔丝沉积快速成形设备具有重要的义。
本文主要讲了熔丝沉积成型的工作原理，应用范围
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该系统组要包括喷头、送丝机构、运动机构、加热机构，工作台5个部分。工作时，先确定各层间距、路径宽度，计算机对计算机模型进行切片，生成路径，然后在计算机控制下喷头按路径移动出丝，喷丝粘结在工作台上已制作层面上，如此反复逐层制作，直至最后一层，这样熔丝粘结形成所要求的实体模型。其中喷头是关键、最复杂的部分，材料在喷头中北加热熔化，喷头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动时挤出材料，与前一层粘结并在空气中迅速固化，如此反复进行即可得到实体零件。它的工艺过程决定了它在制造悬臂件时需要添加支撑，这点与LOM和SLS完全不同。现在的FDM快速成型系统一般都采用双喷头独立加热，一个用来喷模型材料制造零件，另一个用来喷支撑材料做支撑，两种材料的特性不同，制作完毕后去除支撑相当容易。
FDM工艺的关键是用液化器代替了激光器，保持半流动成型材料刚好在凝固点之上，通常控制在比凝固温度高1 ℃左右。
FDM喷头受水平分层数据控制，当它沿着XY方向移动，半流动融丝材料从FDM喷头挤压出来，很快凝固，形成精确的层，每层厚度范围在0.025~0.762 mm。
FDM是各种快速成型工艺中发展速度最快的一种。目前，它以成为快速成型技术研究。它主要有一下特点：
（1）成型设备简单，陈本低廉。FDM快速成型系统是以电加热的方式将成型材料加热到熔融状态来成型的，不需要高成本件激光器，因此大大简化了设备，使之成本降低。
（2）成型过程对环境无污染。FDM工所用的成型材料一般为无毒、无味的热塑性材料，因此对环境不会造成污染。且设备运行时噪音也很小。
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2.3 工艺过程
FDM快速成型的过程包括:设计三维CAD模型、CAD模型的近似处理、对STL文件进行分层处理、造型、后处理。如图3所示。
1 设计CAD三维模型
设计人员根据产品的要求，利用计算机辅助设计软件设计出三维CAD模型。常用的设计软件有:Pro/Engineering，Solidworks，MDT，AutoCAD，UG等。
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
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。
4 造型
产品的造型包括两个方面:支撑制作和实体制作。
5 后处理
快速成型的后处理主要是对成型进行表面处理。去除实体的支撑部分，对部分实体表面进行处理，使成型精度、表面粗糙度等达到要求。但是，成型的部分复杂和细微结构的支撑很难去除，在处理过程中会出现损坏成型表面的情况，从而影响成型的表面品质。于是，1999年STratasys公司开发出水溶性支撑材料，有效的解决了这个难题。目前，我国自行研发FDM工艺还无法做到这一点，成型的后处理仍然是一个较为复杂的过程。
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2.4 成形材料
FDM工艺对成形材料的要求是熔融温度低、粘度低、粘结性好、收缩率小。影响材料挤出过程的主要因素是粘度。材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利的挤出。材料的流动性差，需要很大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成形精度。
FDM工艺选用的材料为丝状热塑性材料，常用的有石蜡、塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等的线材或丝材。在熔丝线材方面，主要材料是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料。目前用于FDM的材料主要是美国Stratasys的丙烯***-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABS P400）、***丙酸烯-丙烯***-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（
熔丝沉积快速成型
