熔融沉积造型技术论文

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1、[摘要]介绍熔融沉积造型技术的基本原理，分析成型工艺过程的技术特点。从机械系统和控制系统等主要组成部分论述了熔融沉积沉积成型的设备的整体构造。最后，讨论了熔融沉积快速成型技术在产品设计、功能展示、样詁制造和生物医学等领域的应用情况，同时展望了该技术在未来的发展前景。关键词：熔融沉积；快速成型；[Abstract]Thcworkingprincipleofrapidprototypingtechnologyispresentedbasedonfuseddepositionmodeling(FDM)anditstechnologyfea

2、turesissummarized.ThenintegralconstruetionofFDMsystemisdiscussedrespectivelyfrommechanicaldevicetocontrolcell.MoreovertheapplicationofFDMinproductiondesign,FuctiondemonstreitionandbiomedicalengineeringisdiscussedaswellasthefuturedevelopmentofFDMisprospected.Keyword:Fus

3、eddepositionmodeling;Rapidprototyping一概念及简介1.1概念熔融沉积造型(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。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

4、丝料的逐层固化来构成三维产品，以该工艺制造的产品冃前的市场占有率约为6.1%。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-1650C台面为250mmx250mmx250nini)机型后,先后推出FDM-2000.FDM-3000和FDM-8000机型。EDM-1650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600mmx500m

5、mx600mmo由于采用挤出头磁浮地位系统，可在同一时间控制两个挤岀头，因此其造型速度为过去的5倍。FDM-Quantum机型Stratasys公司1998年与MedModelcr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305mmx203mmx203niniFDM-GenisysXs二工艺原理及过程2.1工艺原理FDM工艺是利用热槊•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，

6、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。丝状热塑性材料曲供丝机构送至喷头，并在喷头屮加热至熔融态，然后被选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成截而轮廓。一层截而完成后，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1414o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。一般來说，模型材料丝精细而11成本较高，沉积的效率也较低。而支撑材料丝较粗＞1成木较低

7、，沉积的效率也较高。双喷头的优点除了沉积过程屮具冇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。设计CAD三维模型快速成烈的过程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岀三维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

8、似处理用一系列相连的小三角平面来逼近曲而，得到STL格式的三维近似模型文件。许多常用的CAD设计软件都具冇这项功能。③STL文件的分层处理由于快速成型是将模型按照一层层截而加工，累加而成的。所以必须将STL格式的三维CAD模型转化为快