一文了解FDM3D打印机技术

熔融沉积建模（FDM）或熔融长丝制造（FFF）是一种增材制造工艺，属于材料挤出系列。在FDM中，通过预定路径中逐层选择性地沉积熔化的材料来构建物体。所使用的材料是热塑性聚合物，呈丝状。FDM是使用最广泛的3D打印技术，它代表了全球最大的3D打印机安装基础，并且通常也是人们接触的第一个技术。

（FDM3D打印机）

一、FDM3D打印机制造过程的工作原理

1． 首先将一卷热塑性长丝装入3D打印机。一旦喷嘴达到所需温度，长丝就会被送入挤出头并在喷嘴中熔化。

2．挤出头连接到一个 3 轴系统，允许它在 X、Y 和 Z 方向上移动。熔化的材料被挤压成细线，并逐层沉积在预定位置，在那里冷却和固化。有时，通过使用安装在挤出机头上的冷却风扇来加速材料的冷却。

3．要填充一个区域，需要多次通过。一层完成后，构建平台向下移动（或在其他机器设置中，挤出头向上移动）并沉积新层。重复此过程，直到零件完成。

二、FDM3D打印的特点

1．翘曲

翘曲是FDM3D打印机中最常见的缺陷之一。当挤压材料在凝固过程中冷却时，其尺寸会减小。由于打印件的不同部分以不同的速度冷却，它们的尺寸也会以不同的速度变化。差异冷却会导致内部应力积聚，将底层向上拉，导致其翘曲。从技术角度来看，可以通过更密切地监控 FDM 系统的温度来防止翘曲平台和腔室，并通过增加零件和构建平台之间的附着力。

可以降低翘曲的概率：

大的平坦区域（想想矩形框）更容易翘曲，应尽可能避免。

薄突出的特征（想想叉子）也容易翘曲。在这种情况下，可以通过在薄特征（例如 200 微米厚的矩形）的边缘添加一些牺牲材料来增加接触构建平台的区域来避免翘曲。

尖角比圆形更容易翘曲，因此在您的设计中添加圆角是一个很好的做法。

不同的材料更容易翘曲：与 PLA 或 PETG 相比，ABS 通常对翘曲更敏感，因为它具有更高的玻璃化转变温度和相对较高的热膨胀系数。

2．支撑结构

支撑结构对于在 FDM 中创建带有悬垂的几何图形至关重要。熔化的热塑性塑料不能沉积在稀薄的空气中。为此，某些几何形状需要支撑结构。打印在支撑件上的表面的表面质量通常低于零件的其余部分。出于这个原因，建议零件的设计方式可以最大限度地减少对支撑的需求。

3．填充和外壳厚度

FDM 零件通常不进行实体打印，以减少打印时间并节省材料。内部填充有内部的低密度结构，称为填充物。填充和外壳厚度对零件的强度影响很大。对于桌面FDM3D打印机，默认设置为 25％ 的填充密度和 1 毫米的外壳厚度，这是快速打印强度和速度之间的良好折衷。

三、FDM 的优点和局限性

优点

1．FDM 是生产定制热塑性零件和原型的最具成本效益的方式。

2．由于该技术的高可用性，FDM 的交货时间很短。

3．有多种热塑性材料可供选择，适用于原型制作和一些非商业功能应用。

局限性

1．与其他3D打印技术相比，FDM3D打印技术具有最低的尺寸精度和分辨率，因此不适合具有复杂细节的零件。

2．FDM3D打印零件可能有可见的层线，因此需要进行后处理以获得光滑的表面。

3．层粘附机制使FDM部件具有固有的各向异性。