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堆積成形

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熔絲堆積成形(Fused Deposition Modeling,簡稱FDM)工藝由美國學者Dr.Scott Crump於1988年研製成功,並由美國Stratasys公司推出商品化的機器。 [1] 
中文名
堆積成形
外文名
Deposition Modeling
主要應用對象
熔絲
提出時間
1988年

堆積成形工藝原理

利用熱塑性材料的熱熔性、粘結性在計算機控制下層層堆積成形。材料先抽成絲狀,通過送絲機構送進噴頭,在噴頭內被加熱熔化,噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,並與周圍的材料粘結,層層堆積成形。

堆積成形特點及成形材料

該工藝不用激光,因此使用、維護簡單,成本較低。用蠟成形的零件原型可以直接用於失蠟鑄造。用ABS工程塑料製造的原型因具有較高強度而在產品設計、測試與評估等方面得到廣泛應用。由於以FDM工藝為代表的熔融材料堆積成形工藝具有一些顯著優點,所以發展極為迅速。
成形材料是FDM工藝的基礎,FDM工藝中使用的材料除成形材料外還有支撐材料。

堆積成形成形材料

FDM工藝常用ABS工程塑料絲作為成形材料,對其要求是熔融温度低(80~120℃)、黏度低、粘結性好、收縮率小。影響材料擠出過程的主要因素是黏度。材料的黏度低、流動性好,阻力就小,有助於材料順利地擠出。材料的流動性差,需要很大的送絲壓力才能擠出,會增加噴頭的啓停響應時間,從而影響成形精度。
熔融温度低對FDM工藝的好處是多方面的。熔融温度低,可以使材料在較低的温度下擠出,有利於提高噴頭和整個機械系統的壽命;可以減少材料在擠出前後的温差,減少熱應力,從而提高原型的精度。
粘結性主要影響零件的強度。FDM工藝是基於分層製造的一種工藝,層與層之間黏結性好壞決定了零件成形以後的強度。黏結性過低,有時在成形過程中由於熱應力就會造成層與層之間的開裂。收縮率在很多方面影響零件的成形精度。

堆積成形支撐材料

支撐材料是加工中採取的輔助手段,在加工完畢後必須去除,所以支撐材料與成形材料的親和性不能太好。

堆積成形應用

FDM熔絲堆積成形設備和應用MEM - 250 -Ⅱ型設備是實現熔絲堆積FDM工藝的國產設備。它利用ABS絲材通過噴頭加熱至熔融狀態後從噴頭擠出,在數控系統控制下層層堆積成形。
熔絲堆積成形工藝和設備有一定的應用面。由於FDM工藝的一大優點是可以成形任意複雜程度的零件,經常用於成形具有很複雜的內腔、孔等零件。 [1] 
參考資料
  • 1.    白基成,郭永豐,楊曉冬主編,特種加工技術 第2版,哈爾濱工業大學出版社,2015.01,第212頁