熱塑性材料熔融沉積成型（FDM）是一種基於擠壓成型的 3D 打印技術。FDM 中使用的構建材料為熱塑性聚合物，呈長絲狀。在 FDM 工藝中，零件是通過在 CAD 模型定義的路徑中選擇性地逐層沉積熔化的材料來製造的。由於其精度高、成本低、材料選擇範圍廣，FDM 是全球應用廣泛的 3D 打印技術之一。
熱塑性材料熔融沉積成型（FDM）是如何工作的？
FDM 技術使用熱塑性長絲線材形式的構建輸入材料，根據定義的 CAD 模型將其液化並重新固化為所需的形狀。
FDM 打印機由兩個線軸組成：一個用於構建材料，另一個用於支撐材料。熱塑性材料熔融沉積成型（FDM）3D 打印過程遵循以下主要步驟：
- 步驟 1 — 輸入 CAD 數據後，已裝載的固體構建材料線材在液化器頭的熱量作用下熔化。
- 步驟 2 — 透過噴嘴將熔融液態塑料擠出一層並送入構建平台。噴嘴按照 CAD 數據中定義的方向向各個方向移動，重複將液體/半固體層一層一層地添加。如果設計包含可能扭曲或彎曲的懸垂結構或特殊結構，則使用支撐結構。根據選擇，支撐材料可以與構建材料相同或使用其他材料。
- 步驟 3 — 如果使用了支撐結構，則在構建完成後將其移除。
FDM 3D 打印材料
在廣泛的剛性塑料中，Xometry 提供 FDM 材料包括：
ABS、ABS ESD7、ABS M30、ASA、尼龍 PA12、尼龍 PA12 碳填充、碳纖維增強聚酰胺 12、PC-ABS 聚碳酸酯、PC-ISO 聚碳酸酯、類 PC 耐熱半透明、PC 聚碳酸酯、PLA、PETG、PEEK、ULTEM 1010 和 ULTEM 9085。
ASA 是一種具有改進耐候性的非晶態熱塑性塑料，由於其優異的機械性能而廣泛用於原型製作。此外，它還提供多種顏色可供選擇。
FDM 3D 打印技術的優勢
談到 FDM 工藝，以下是使其成為流行 3D 打印技術之一的重要因素：
成本效益
FDM 被認為是 3D 打印中較為經濟的選擇之一。當需求較少時，與 SLA 或 SLS 等更昂貴的同類技術相比，FDM 是理想選擇。此外，所需的構建材料更便宜且應用廣泛，這使得原型製作、重新原型製作和設計改進的打印成本比其他技術更低。
此外，著色和表面光潔度成本也降低。打印件直接從打印機打印出來時，就具有良好的表面光潔度，無需額外的後處理。
交付迅速
FDM 工藝的打印速度比許多其他技術快。由於構建線材容易取得，大批量打印也不存在時間問題。Xometry 可在 3 個工作日內交付 FDM 3D 打印零件。
可全彩打印
FDM 3D 打印機有 40 多種顏色可供選擇，且可選顏色數量持續增加。成品的顏色與所用線材的顏色完全一致。如果達不到所需顏色，還可以採用染色或噴漆等後處理方法。
耗材少
由於 FDM 3D 打印的原理是透過熔化線材並使其固化來打印，因此不會像 MJF 或 SLS 那樣使用粉末並容易造成浪費。精心設計的 CAD 模型還可能消除支撐結構。
材料種類繁多
FDM 可提供 10 多種不同品種的塑料線材，從低強度到高強度材料（PP、TPU、尼龍 PA、ABS、PETG、PLA、PC，以上按拉伸強度升序排列），FDM 擁有廣泛的可打印材料列表。製造商可根據需求自行決定使用哪種材料。由於這些材料使用頻繁，因此很容易在市場上以較低價格獲得。
FDM 3D 打印技術的劣勢
除了優點之外，FDM 還存在一些常見缺點：
明顯的層層疊加
FDM 3D 打印零部件的表面品質不如 SLA 或 SLS 的樹脂打印部件光滑。由於 FDM 3D 打印的工作原理是逐層滴下熔融塑料，因此層階非常明顯。下圖顯示了由於階梯效應而導致的表面粗糙情況。此外，層與層之間的黏附使 FDM 零件具有各向異性，需要進行後處理以使表面光滑，成本較高。
細節有小“出汗”現象
由於熔融成型的原理，與其他 3D 打印技術相比，FDM 在細節處可能出現小“出汗”現象，且尺寸精度和分辨率較低，因此不適合具有複雜細節的零件。對於小細節並不重要的原型製作來說，FDM 無疑是一個不錯的選擇。如果對細節和尺寸精度有較高要求，建議避免使用 FDM。
Xometry 擇冪科技的 FDM 3D 打印服務
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