熔融沉積成型原理技術(shù)演講人：日期:CATALOGUE目錄02核心工藝流程01技術(shù)概述03關(guān)鍵工藝參數(shù)04材料特性要求05設(shè)備系統(tǒng)組成06技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)概述01定義與發(fā)展歷程熔融沉積成型（FDM）是一種3D打印技術(shù)，通過(guò)逐層堆積熔融材料來(lái)構(gòu)建物體。定義該技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，由美國(guó)發(fā)明家ScottCrump發(fā)明并申請(qǐng)專利，后逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。發(fā)展歷程基礎(chǔ)工藝特點(diǎn)材料廣泛逐層堆積精度較高支撐結(jié)構(gòu)熔融沉積成型技術(shù)可以使用多種材料，包括ABS、PLA、尼龍等熱塑性材料。通過(guò)控制噴嘴的移動(dòng)和材料的擠出量，可以實(shí)現(xiàn)較高的制造精度。該技術(shù)采用逐層堆積的方式構(gòu)建物體，因此可以制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的零件。需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)來(lái)支撐懸空的部分，以確保打印的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。典型應(yīng)用場(chǎng)景快速原型制作個(gè)性化定制教育領(lǐng)域制造業(yè)熔融沉積成型技術(shù)可以快速地將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)物，適用于產(chǎn)品原型制作和驗(yàn)證。可以根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行個(gè)性化定制，如制作玩具、藝術(shù)品、珠寶等。熔融沉積成型技術(shù)易于操作，成本相對(duì)較低，因此在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以用于教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新等方面。該技術(shù)可以應(yīng)用于制造業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域，如汽車、航空航天、醫(yī)療器械等，用于制造復(fù)雜、高精度和高性能的零件。核心工藝流程02材料送絲機(jī)構(gòu)原理送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括絲材的輸送、校直、導(dǎo)向、進(jìn)給等結(jié)構(gòu)，確保送絲過(guò)程的穩(wěn)定性和精度。01送絲動(dòng)力來(lái)源通常采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪、皮帶等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞到送絲輪上。02送絲精度控制通過(guò)調(diào)整送絲輪的轉(zhuǎn)速和直徑，以及送絲導(dǎo)管的尺寸和材質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)送絲精度的精確控制。03加熱方式通過(guò)控制噴嘴的孔徑和形狀、擠出速度、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠出材料的精確控制。擠出過(guò)程控制擠出材料性能擠出材料需具有良好的流動(dòng)性、可塑性、固化性等性能，以保證擠出后的形狀和尺寸穩(wěn)定性。通常采用電阻加熱或感應(yīng)加熱等方式，將噴嘴加熱至適當(dāng)溫度，使材料熔化。加熱擠出控制技術(shù)通過(guò)逐層堆積熔融的絲材來(lái)構(gòu)建三維實(shí)體，每層之間通過(guò)熔融、凝固等過(guò)程相互粘結(jié)。逐層堆積成形機(jī)制成形過(guò)程描述通過(guò)控制層間的溫度、壓力等參數(shù)，以及熔融材料的成分和擠出量，實(shí)現(xiàn)層間的牢固粘結(jié)。層間粘結(jié)力通過(guò)調(diào)整噴嘴的移動(dòng)速度、擠出量、溫度等參數(shù)，以及材料本身的收縮率等因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形精度的精確控制。成形精度控制關(guān)鍵工藝參數(shù)03噴嘴溫度控制標(biāo)準(zhǔn)噴嘴溫度對(duì)材料擠出和層間粘合力的影響噴嘴溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致材料擠出過(guò)多，層間粘合力降低；噴嘴溫度過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致材料擠出不足，層間粘合力過(guò)強(qiáng)。噴嘴溫度對(duì)材料性能的影響噴嘴溫度的控制范圍噴嘴溫度過(guò)高會(huì)使材料發(fā)生熱降解，降低材料的力學(xué)性能；噴嘴溫度過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致材料結(jié)晶度增加，影響材料的韌性和強(qiáng)度。根據(jù)所用材料的特性，合理設(shè)定噴嘴溫度的控制范圍，確保擠出順暢和層間粘合良好。123層厚與精度關(guān)系層厚對(duì)打印精度的影響層厚的選擇依據(jù)層厚對(duì)打印效率的影響層厚過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致打印件在層間產(chǎn)生明顯的臺(tái)階效應(yīng)，降低打印精度；層厚過(guò)小，則會(huì)增加打印時(shí)間和成本。層厚越大，打印效率越高；層厚越小，打印效率越低。因此，需要在保證打印精度的前提下，盡可能選擇較大的層厚。根據(jù)打印件的使用要求、材料特性和打印機(jī)性能等因素綜合考慮，選擇合適的層厚。打印速度優(yōu)化策略打印速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致擠出材料不足、層間粘合力不足等問(wèn)題，影響打印件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量；打印速度過(guò)慢，則會(huì)增加打印時(shí)間和成本。打印速度對(duì)打印質(zhì)量的影響根據(jù)打印件的形狀、大小、材料特性和打印機(jī)性能等因素，合理調(diào)整打印速度。對(duì)于復(fù)雜的打印件，可以采用分段打印的方式，將打印速度分為不同的區(qū)段，以提高打印質(zhì)量和效率。打印速度的優(yōu)化方法打印速度的優(yōu)化需要與其他工藝參數(shù)（如噴嘴溫度、層厚等）進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保各參數(shù)之間的匹配性，以獲得最佳的打印效果。打印速度與其他參數(shù)的協(xié)調(diào)材料特性要求04熱塑性材料分類熱塑性聚合物如聚乳酸PLA、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、尼龍PA等，具有良好的可塑性和加工性。01熱塑性彈性體如熱塑性聚氨酯TPU、熱塑性橡膠TPE等，具有橡膠的彈性和塑料的加工性。02特殊熱塑性材料如聚碳酸酯PC、聚醚醚酮PEEK等，具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等特性。03材料粘彈性控制通過(guò)調(diào)節(jié)材料的溫度、壓力、剪切速率等參數(shù)，控制材料的粘度，以保證擠出過(guò)程中材料的穩(wěn)定性。粘度調(diào)節(jié)彈性模量控制流動(dòng)性能優(yōu)化通過(guò)添加增塑劑、填料等方法，調(diào)整材料的彈性模量，以滿足不同零件的剛度需求。通過(guò)改變材料的分子結(jié)構(gòu)、添加流動(dòng)助劑等方法，優(yōu)化材料的流動(dòng)性能，以減少擠出過(guò)程中的阻力。冷卻收縮補(bǔ)償機(jī)制保溫措施采取合理的保溫措施，如模具加熱、保溫層設(shè)計(jì)等，以減少冷卻速度過(guò)快導(dǎo)致的收縮。03通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬等方法，預(yù)測(cè)材料在冷卻過(guò)程中的收縮率，并在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。02收縮率預(yù)測(cè)與補(bǔ)償線性熱膨脹系數(shù)匹配選用與模具材料相近的熱塑性材料，以減少冷卻過(guò)程中因熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生的收縮。01設(shè)備系統(tǒng)組成05三維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用高精度、高剛性的機(jī)械結(jié)構(gòu)，確保運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的穩(wěn)定性和精度。傳感器與檢測(cè)技術(shù)采用高精度傳感器和檢測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)平臺(tái)的位置和狀態(tài)，確保成型過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確的三維運(yùn)動(dòng)控制，保證成型精度。驅(qū)動(dòng)方式通常采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性。熔融擠出裝置結(jié)構(gòu)擠出噴頭設(shè)計(jì)采用特殊設(shè)計(jì)的噴頭結(jié)構(gòu)，保證熔融材料的均勻擠出和成型精度。擠出電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇合適的電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，保證擠出速度和擠出量的穩(wěn)定性。熔融室設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)熔融室的結(jié)構(gòu)和加熱方式，確保熔融材料在擠出前達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟群驼扯?。材料輸送系統(tǒng)確保熔融材料在擠出前能夠連續(xù)、穩(wěn)定地輸送至熔融室。溫控與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)溫度傳感器溫控系統(tǒng)熔體壓力監(jiān)測(cè)加熱與冷卻方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擠出噴頭、熔融室等關(guān)鍵部件的溫度，確保成型過(guò)程的溫度穩(wěn)定性和精度。根據(jù)溫度傳感器的反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率和冷卻速率，實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔體壓力，防止熔體壓力過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致成型過(guò)程不穩(wěn)定或材料泄漏。選擇合適的加熱和冷卻方式，確保熔融材料的快速熔化和擠出后的快速固化。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)06多材料復(fù)合打印通過(guò)多噴頭技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同材料的同時(shí)噴射，滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造需求。多種材料組合結(jié)合不同材料的特性，實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化，如強(qiáng)度、韌性、耐熱性等。材料特性互補(bǔ)多材料復(fù)合打印為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了更廣闊的空間，如功能性零件、復(fù)雜裝配體等。創(chuàng)新應(yīng)用高精度噴射優(yōu)化質(zhì)量穩(wěn)定性提高噴射精度和穩(wěn)定性，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性。03高精度噴射技術(shù)使得制造微小、復(fù)雜結(jié)構(gòu)成為可能，如微米級(jí)零件、精細(xì)紋理等。02精細(xì)結(jié)構(gòu)制造精密控制通過(guò)優(yōu)化噴嘴設(shè)計(jì)、噴射路徑和溫度控制，實(shí)現(xiàn)高精度的材料噴射