熔融沉积制造.doc

熔融沉积制造( FDM) 名称: 熔融沉积制造也称熔融挤出成型。原理:熔融沉积制造是对零件的三维 CAD 实体模型, 按照一定的厚度进行分层切片处理, 生成二维的截面信息, 然后根据每一层的截面信息, 利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行, 各截面层层叠加, 最终形成三维实体。分层的厚度可以相等, 也可以不等。分层越薄, 生成的零件精度越高, 采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。并且不依靠激光制作成型能源,而将各种丝材加热熔化进而堆积成型。理论加工过程: 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; 热塑性丝材由供丝机构送至喷头, 并在喷头被加热熔化成半液态, 然后被挤压出来, 有选择性地涂覆在工作台上, 快速冷却后形成一层薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度, 再进行下一层的涂覆,好像一层层的“画出”截面轮廓,如此循坏, 最终形成三维零件。具体制造过程: 首先根据产品的使用要求,利用计算机辅助设计软件设计出产品的三维模型。目前常用的设计软件有: Pro/ E、 CAD 、UG等。或由三维测量仪( CT、 MRI 等) 获取的数据重构产品的实体模型,最后以三维模型分层处理。在得到零件三维实体后, 要完成最终造型, 必须得到每一层的二维截面信息, 所以必须对三维模型进行分层处理。目前最普遍的方法是采用美国 3D System 公司开发的 STL(Sterolithgraphy) 文件格式。这种文件格式是将 CAD 表面离散化为三角形面片,如图所示。根据实体的表面曲率,实体的表面由众多的三角形面片组成,不同的精度时有不同的三角形网格划分。如图为对同一直径的球体在不同精度条件下的表面三角形面片表示实体制做支撑制作由于 FDM 的工艺特点, 系统必须对产品三维 CAD 模型做支撑处理, 否则, 在分层制造过程中, 当上层截面大于下层截面时, 上层截面的多出部分会出现悬浮( 或悬空), 从而使截面部分发生塌陷或变形, 影响零件原型的成型精度,甚至使产品原型不能成型。支撑还有一个重要的目的: 建立基础层。在工作平台和原型的底层之间建立缓冲层, 使原型制作完成后便于剥离工作平台。此外, 基础支撑还可以给制造过程提供一个基准面。所以 FDM 造型的关键一步是制作支撑。实体制作在支撑的基础上进行实体的造型, 自下而上层层叠加形成三维实体, 这样可以保证实体造型的精度和品质。实际生产的过程中为了节省材料成本, 提高沉积效率, 新型的 FDM 设备采用双喷头,一个喷头专用于沉积原材料丝, 另一个用于沉积支撑材料丝。一般来说, 原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, 沉积效率也较高。双喷头烦人有点除了沉积过程中具有较高的效率和较低的模型制作成本以外, 还可以灵活的选择具有特殊性能的支撑材料, 以便后处理过程中支撑材料的去除,入采用水溶性材料、低于模型熔点的热熔性材料等。材料性能要求材料的性能直接影响成形过程及成形精度。 FDM 工艺对材料以下性能有所要求: (1 )材料的粘度:材料的粘度低,流动性好,阻力就小, 有助于材料的顺利挤出。材料的流动性差, 需要很大的压力才能挤出, 会增加喷头的起停响应时间, 从而影响成形精度。(2 )材料的熔融温度:熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出,有