FDM技术作为应用时间最久的3D打印技术，其应用场景广泛的适用于各种制造、生产、加个等行业，尽管在后期随着3D打印技术的叠进，光固化SLA、SLM、SLS等技术的出现，也未曾影响到使用FDM技术的3D打印机设备在整个行业的应用地位。

当然在当下随着3D打印技术的飞速发展，熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）由于其成型速度快、成本低，已成功应用于文化、玩具、模型制作等诸多领域，是最具发展前景的3D打印技术之一。其成型过程涉及模型预处理、成型材料、工艺参数设置及后处理等多个环节，每一个环节都可能引起误差。通过对制件成型质量分析来提高FDM质量对未来制造业的发展是非常有意义的。

FDM技术和其它3D打印技术一样，都是基于层层堆积成型原理，但它还具备以下几个特点：

1）系统构造和原理简单，其主要采用的是热熔型喷头挤出成型，运行维护费用低，设备成本远低于激光和等离子等高能束加热装置成型的方法；

2）使用材料无毒环保，适宜在办公室环境安装使用；

3）可以成型任意复杂程度的零件，产品设计与生产并行，根据零件的具体形状和要求，适时改变成型工艺参数，从而控制成型质量；

4）成型过程尤化学变化，制件的翘曲变形小；

5）原材料的利用率高，旦材料的寿命较长；

6）可直接制作彩色的模型。

设备盘点

Stratasys F120

外形尺寸：845 x 730 x 900 mm

成型尺寸：254 x 254 x 254 mm

模型材料：ABS-M30、ASA

支撑材料：SR-30 可溶性支撑材料

层厚：0.330/0.254/0.178 mm，3种层厚可选，最小层厚0.178mm

Uprint SE Plus

外形尺寸：635×660×787mm（1个材料仓）

         635×660×940mm（2个材料仓）

成型尺寸：203×203×152mm

模型材料：ABSplus

支撑材料：SR-30可溶性材料

层厚：0.330mm、0.0254mm

Stratasys F170

外形尺寸：1626 x 864 x 711 mm

成型尺寸：254 x 254 x 254 mm

模型材料：PLA、ABS-M30、ASA

支撑材料：QSR 可溶性支撑材料

层厚：0.330/0.254/0.178/0.127mm，4种层厚可选，最小层厚0.127mm

 Fortus380mc 

  外形尺寸：1270×901.7×1984mm

  成型尺寸：355×305×305mm

  模型材料：ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS、

                    FDM Nylon12

  支撑材料：可溶性支撑材料（针对ABS-ESD7、ABS-M30、ABS-M30i、ASA、

                    FDM Nylon12、PC-ABS、PC）；可剥离的支撑材料（针对PC-ISO）

  层厚：0.330mm、0.254mm、00.178mm、0.127mm，4种层厚可选，最小层厚0.127mm

  材料仓：材料和支撑各有1个仓。也可加载外置材料盒，实现长达 400小时的无人值守运行时间

Fortus 900mc

外形尺寸： 2772 x 1683 x 2027mm

成型尺寸：914.4 x 609.6 x 914.4mm

模型材料：ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS

                  FDM Nylon12、FDM Nylon6、FDM Nylon12CF、ULTEM9085、

                  ULTEM1010、ST-130、PPSF/PPSU共14种模型材料             

支撑材料：水溶性支撑材料ABS-M30、ABS-M30i、ABSi、ABS-ESD7、PC-ABS；

易除性支撑材料PC、PC-ISO、ULTEM 9085、PPSF/PPSU

层厚：0.508/0.330/0.254/0.178mm，4种层厚可选，最小层厚0.178mm

材料仓：有两个模型材料仓和两个支撑材料仓。也可加载外置材料盒，实现长达 400

小时的无人值守运行时间。

 stratasys H350 工业级3d打印机

成型尺寸：315x 208x 293

模型材料： ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7

整机重量/尺寸：825千克，1900x940x1730

层厚：100mm（0.004英寸）

完整构型时间：11.62小时

Stratasys F770

外形尺寸：1950x1240x1960mm

成型尺寸：1000x610x610mm最大对角线长度 – 1,171 毫米 (46.1 英寸)

模型材料：ABS、ASA、SR-30

工作温度：15~30度

设备重量：658KG

Fortus 450mc

外形尺寸：1295 x 902 x 1984 mm

成型尺寸：406 x 355 x 406 mm

模型材料： ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、ASA、PC-ISO、PC、PC-ABS、

ST-130、FDM Nylon12、Nylon12CF、ULTEM9085、ULTEM1010、Antero800NA

支撑材料：水溶性支撑材料（针对ABS-M30、ABS-M30i、ABS-ESD7、AS A）；

易除性支撑材料（针对PC、PC-ISO、FDM 尼龙 12、ULTEM 9085、ULTEM 1010）

层厚：0.330/0.254/0.178/0.127mm，4种层厚可选，最小层厚0.127mm

材料仓：有两个模型材料仓和两个支撑材料仓。也可加载外置材料盒，实现长

达330小时的无人值守运行时间。

如何提高成型质量

鉴于FDM过程中各阶段的误差对制件成型质量的影响，提高制件成型质量是FDM技术必然需求。在模型处理前期，采用对CAD实体模型直接进行切片的方法消除因STL文件格式所导致的截面轮廓线误差以得到精确完整的实体截面轮廓线。优化切片过程，改进切片算法，消除因切片可能导致轮廓冗余、轮廓线不清等问题。在构造模型时尽可能地规避斜面的设计，设置合适的层厚以减少台阶效应。注意制件在切片时的摆放位置和方向，优化结构，减少或者避免过多的支撑，提高成型质量同时也减小了成型的时间。

在成型过程中，优化工艺参数。针对制件的大小、形状等不同，得出不同的工艺参数以更好地提高成型件的精度和质量。

选择合理的后处理工艺，防止刮伤甚至是破坏工件，以保证处理后制件的精度。

FDM技术的参考指标

尺寸精度是表征成型质量好坏最为直接也是最重要的性能指标。

尺寸精度越低，则成型质量就越差。成型件的精度直接影响其是否能够使用，超出成型件的误差，可直接视为废品或者次品，将不能够进行应用。因此，对尺寸精度的分析是分析FDM成型质量的关键一步。影响FDM成型件尺寸精度的最主要因素是成型材料的收缩产生的误差、后处理误差以及成型过程中的工艺参数设置造成的误差。

2.1.1成型材料的收缩产生的误差

由FDM技术的成型原理可知，其成型材料需加热成熔融态，再由喷头挤出在工作台，然后冷却固化成型，在这一过程中，其实成型材料经历了由固态到熔融态再回到固态的物理变化过程，而期间所发生的主要是热收缩。

热收缩（Thermal shrinkage）主要是指热塑性材料（ABS、石蜡等）因其固有的热膨胀率而产生的体积变化，它是收缩产生的最主要原因。由热收缩引起的收缩量为：

AL=8*L*AT其中，8为材料的线膨胀系数，/C；L为零件X/Y向尺寸，mm；AT为温差，℃。

上式的8为材料在理想环境中的线膨胀系数，然而成型材料的实际收缩还会受到其成型件的形状、成型尺寸以及成型过程中的工艺参数设置等因素单独或交互制约，因此，必须通过实验得出一个相对可靠的8.才能准确的估算出成型件的收缩量，从而在FDM成型前期的三维建模过程对材料收缩的尺寸进行补偿，以期得到尺寸精度较高的成型件。

FDM技术是软件与硬件结合的综合性技术，影响制件成型精度及质量的因素很多，其影响又是多方面的，只有将软件、设备以及成型材料等相结合才能整体提高制件成型质量。随着3D打印的发展，FDM技术将会得到越来越广泛的应用。