熔积堆积成形

熔积堆积成形也叫熔丝堆积成形，是一种快速成型方法。熔丝堆积成形（简称FDM）使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料。利用电加热方式将丝材在喷头中加热至略高于熔化温度，呈熔融状态。在计算机的控制下。喷头作x—y平面的扫描运动。将熔融的材料从送料端口喷头射出，涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面；一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆。这样逐层堆积形成三维实体1。

工艺原理FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性在计算机控制下层层堆积成形。如图表示了FDM工艺原理，材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结，层层堆积成形2。

特点和成形材料熔积堆积成形工艺不用激光，因此使用、维护简单，成本较低。用蜡成形的零件原型可以直接用于失蜡铸造。用ABS塑料制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成形工艺具有一些显著优点，所以发展极为迅速。

成形材料是FDM工艺的基础，FDM工艺中使用的材料除成形材料外还有支撑材料。

（1）成形材料

FDM工艺常用ABS工程塑料丝作为成形材料，对其要求是熔融温度低(80~120℃)、黏度低、粘结性好、收缩率小。影响材料挤出过程的主要因素是黏度。材料的黏度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利地挤出。材料的流动性差，需要很大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成形精度。

熔融温度低对FDM工艺的好处是多方面的。熔融温度低，可以使材料在较低的温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命；可以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。

粘结性主要影响零件的强度。FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间黏结性好坏决定了零件成形以后的强度。黏结性过低，有时在成形过程中由于热应力就会造成层与层之间的开裂。收缩率在很多方面影响零件的成形精度。

（2）支撑材料

支撑材料是加工中采取的辅助手段，在加工完毕后必须去除，所以支撑材料与成形材料的亲和性不能太好2。

成形设备和应用MEM-250-Ⅱ型设备是实现熔丝堆积FDM工艺的国产设备，如图。它利用ABS丝材通过喷头加热至熔融状态后从喷头挤出，在数控系统控制下层层堆积成形。

熔丝堆积成形工艺和设备有一定的应用面。由于FDM工艺的一大优点是可以成形任意复杂程度的零件，经常用于成形具有很复杂的内腔、孔等零件2。

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学