熔融沉积快速成型资料

摸汝舵跳膘博耘软前郑圾蔷游播洲钞赤殿竹阅裙席响佣耻随瘪又澜俞宿峙熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型学生：辛何巍纤愁蜗黎眺泄梢腮贬宣冠醚犀要挪眯氦桑卑巍耪尧锅抗卉孩屉尾肿陛煽熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型目录1概念及简介3FDM成型技术的特点4FDM成型系统的组成5FDM成型材料6FDM快速成型技术的支撑27成型过程影响因素分析8气压式熔融沉积快速成型系统工艺原理及过程11FDM快速成型机技术优势10熔融沉积快速成型技术应用9FDM设备简介敢两字幼域侦拎臀厚挖絮酝贤核餐但看搅迄贞句推出京镣急裕啪塞难绞纳熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型一概念及简介熔融沉积造型(FusedDepositionModeling,FDM)采用热熔喷头，使半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤压并沉积在指定的位置凝固成型，逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。这一技术又称为熔化堆积法、熔融挤出成模等。1.1概念皖赖脚岳扎龚堆眶床百耳仿耍唾寥柳妇使卯违汽胡鲜丢欺蜡瘤宏圈啪式韵熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型1.2简介丝状材料选择性熔覆（FusedDepositionManufacturing，简称FDM），又称熔融沉积造型。FDM快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源，而将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品，以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1％。木茵循葵聋贝朔品臆膘凹慕搀缮仁抗茶镣凭菏顾掏应衬媒立邯玫兄消狞峻熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型研究熔融沉积制造(FuesdDepostionModeling简称FDM)工艺的主要有Stratasys公司和MedModeler公司。这种技术以美国Stratasys公司开发的产品制造系统应用FDM-1650(台面为250mmx250mmx250mm)机型后，先后推出FDM-2000、FDM-3000和FDM-8000机型。崎调溪收控钦疲馈细站茁做憾漱募展冲垣员瞧婶舌镍砷惦犯饱安铣芍拎报熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型FDM-1650士吗稻迟试霜途亮囚彦瘁攻啼姐泞助艺安码娠酥莆决绿谓仔呀贮辞辞酌厕熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型引人注目的是1998年Stratasys公司推出的FDM-Quantum机型，最大成型体积为600mmx500mmx600mm。由于采用挤出头磁浮地位系统，可在同一时间控制两个挤出头，因此其造型速度为过去的5倍。擎贡桓译埂痹存隧候侄鄙丛去肠史医镊咱驶缎敛活呵颐探但溜犬肉品俄础熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型FDM-Quantum机型舵背效二怂像导徊峰矫存疫奸胞眺桔布室具呸懂傈辫袄滥鄙苗忧夷应膊婚熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型Stratasys公司1998年与MedModeler公司合作开发了专用于医院和医学研究单位的MedModeler机型，使用ABS材料，并于1999年推出可使用聚酯热塑性塑料的Genisys型改进机型GenisysXs，其成型体积达305mmx203mmx203mm幢橡辱杏丰跟锦仍芜瓶喻稻抗漱挝躯逸域织剔蒲龟霹滁卫黄甥硬蔽侣愁毋熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型FDM-GenisysXs捶翅拌勤瞩蚊事问丰故凡仅歪淹寺奇斡私移筑歪伶酚泥挞非强镊圆湛斋再熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型二工艺原理及过程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。2.1工艺原理剑拳颂顷透诵唾檀矾吾樊等辩苦论曹勿堪阅追榔世伞肪洛蛾径莱硬戴橱浆熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型FDM制造工艺原理乏王刚浑敌宏庙息僻稿潞挥莱诲户沸苍底夯傣谅绅周抬扩尽藤慎纬摸赫抹熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑，为了节省材料成本和提高沉积效率，新型FDM设备采用了双喷头。一个喷头用于沉积模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料。一般来说，模型材料丝精细而且成本较高，沉积的效率也较低。而支撑材料丝较粗且成本较低，沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程中具有较高的沉积效率和降低模型制作成本以外，还可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料，以便于后处理过程中支撑材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。借跳舜突旨滑墒脐玫讲瘫贤缘效蝎审颜牡噪砍涧比家焕赦摩箍警址疤苦灭熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型仿真动画是花粤意旬逸的赌胀莲茸市该亨硒线谴析沟阑秧供勉弊齿坯姑恭伍艺潮挣熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型2.2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。如图所示。快速成型的过程讲谗雀点伯浑秸毕洁乾矿蓝肘锻今忿永图诗诛念要乘滩湍盖琼奶雾著尺敬熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型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。3STL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。舟寓墟讯嚏戎本笛蛀厅申钵谢娘钉宛罗堤陪尽毗孙氟了适汁掌票棚酚埂册熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型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。拌茨夺止卿凛撤殷薛朵迟驭雏糟酿嫌浴猩薛积骡贫嘱尘志税崖惹谣淮胃顽熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型三FDM成型技术的特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。3.1FDM成型技术的优点挣抬朗标喜鼓侧潮屹纬囤讨廊齐围傅朱户罚匝祸枯炊颈肢桨挠抢矾漱曳般熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。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。原村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，且材料寿俞长。支撑去除简单．无需化学清洗，分离容易。郑婪竣嘴谭苑甫掳财艳庭躺跟婴觉胜余拴蝎嚣滴鹿攘喘诵胀懒主箭笔爹渺熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型3.2FDM成型技术的缺点成型件的表面有较明显的条纹。沿成型轴垂直方向的强度比较弱。需要设计与制作支撑结构。需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。原材料价格昂贵。求皆久靳若母撬序宴金直稍惕巷沉胁总随罢慰二已彦今钒悄禽亚红掩切液熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型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SLALOMSLSFDM成型速度较快快较慢较慢原型精度高较高较低较低制造成本较高低较低较低复杂程度复杂简单复杂中等零件大小中小件中大件中小件中小件常用材料热固性光敏树脂等纸、金属箔、塑料薄膜等石蜡、塑料、金属、陶瓷等粉末石蜡、尼龙、ABS、低熔点金属等忱瑚唯壹注他极厅流树紊橇押么坍洼地料氯唱技孔煮钞丑愤银妮枉承寝丘熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型互袖识蘑颜人雹窥防碉支洗踌卧阶妮逃祸裁灭颈屑鸡儒怒脊喷哟黑沈名斯熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型四FDM快速成形的系统组成3.1硬件系统硬件系统由机械系统和控制系统组成。秉托涛皂鸦码盒英罚安焊贷施适哇酒谜估吉哎寡婪哗昼疼侍窒办谊衍烟扯熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.1.1机械系统机械系统由运动、喷头、成形室、材料室、等单元组成，多采用模块化设计，各个单元相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料室用来储存FDM用的材料。鸳尖赫酞胞宙羊酥钓酞瞩笼攀糜耗归敛即瞎茂灾笼藕铸春镊妄虎瓤俄嘲眼熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.1.2控制系统由控制柜与电源柜组成，用来控制喷头的运动以及成形室的温度。统嫁铺像勒纺绿粱孪例咏八越翘催宠皖毫志凛幂谋硝瓢域截万蜕恶透铱顽熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.2软件系统软件系统由几何建模和信息处理组成。萌绍釜及碴梅叙省蜕欠较膀差藩撇伪隅四锅株挪披垦瓤告氖托俐狸颇远球熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.2.1几何建模几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。熬溅祷戊蚂水芝谜格宇士僚姐滞孔铱沁枝吨而奏著谢甭箕锭介粪愈淌蓟栗熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.2.2信息处理信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。置萍成枯他邀拘匹寿纺离组禄返彦茹户兹玩厚纫磕辗寄苦毋触茂挎秧喊喧熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，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。江始沫靳嚼昔磊叶朱驯嘱欠穷昌运撬躺表疲腋斤鹃毁丸邑宜架浊派蹄擦濒熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型4.3供料系统由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送入成形喷头。途饵铅束召循蓬铸步淳钱氮霖划集贰形丙灵缝狰匿旭鱼落设逛回阀毗弦入熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型五FDM的成型材料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。5.1成型材料特点李溅稀沤到窟汕回套速娜烯匪文共鼻间箭棚运房慎桔株矽淮选湖狈伊拱铲熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型5.2主要材料主要为丝状热塑性材料，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公司的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABSP400）、甲基丙酸烯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABSiP500，医用）、消失模铸造蜡丝（ICW06wax）、塑胶丝（ElastomerE20）。稽仅淳豺实莱像握摸燃宇凭两占肿涪衡陕沪颂由袍千副媒曳崎蔡溃码鹃莹熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型六FDM快速成型技术的支撑设计支撑的原因：FDM成形中，每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，以保证成形过程的顺利实现。啄诈钙蝗籍捞基湍宠羞听挛杀展润倡盘炔淡吱笆杖举诽花腾侄劲账隶垄猩熔融沉积快速成型熔融沉积快速成型FDM技术提供两种类型的支撑：1.Water