熔融沉积成形工艺原理

熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling，简称FDM或Melted Extrusion Manufacturing，简称MEM）与其他快速成形工艺的主要不同点在于，其构成零件的每个层片是由材料丝的积聚形成的。成形过程中，成形材料加热熔融后在恒定压力作用下连续地挤出喷嘴，如图10-3-2所示，而喷嘴在扫描系统带动下进行二维扫描运动，当材料挤出和扫描运动同步进行时，由喷嘴挤出的材料丝堆积形成了材料路径，材料路径的受控积聚形成了零件的层片。堆积完一层后，成形平台下降一层片的厚度，再进行下一层的堆积，直至零件完成。

在熔融沉积快速成形工艺中，可以有不同的沉积方式，也就是说，材料送进可以有多种不同方式，如丝材送进、泵送和活塞送进，如图10-3-3所示。主要是能保证提供恒定压力将材料送进喷头，并将其连续挤出喷嘴，而且挤出速度精确可控，以形成一定尺寸的材料堆积路径。图10-3-3a所示为摩擦轮丝材送进、沉积方式，成形材料为丝状热塑性材料，经驱动机构送入液化器，并在其中受热逐渐熔化，先进入液化器的材料熔化后受到后部未熔材料丝（起到推压活塞的作用）的推压而挤出喷嘴。图b所示为螺旋泵送进、沉积方式，采用螺旋泵实现颗粒状原材料的泵送、加热和挤出，挤出材料的速度可以由螺杆的转速调节。图c所示为活塞缸送进、沉积方式，喷头的主要部分是缸体，成形材料在缸内受热熔融，在活塞的压力作用下挤出喷嘴。可以看出，这几种方式都能实现材料的送进、熔融和沉积。

图10-3-2 熔融沉积快速成形工作原理

a）喷嘴内部材料被挤出 b）成形过程 1—喷嘴 2—零件 3—X-Y轴 4—Z轴

图10-3-3 熔融沉积工艺的材料不同送进方式

a）摩擦轮丝材推送 b）螺旋挤压 c）活塞挤压 1—热塑性材料丝 2—液化器、喷嘴