Dlion3D打印開(kāi)源教程第2期--FDM3D打印結(jié)構(gòu)類型

作者：二進(jìn)制創(chuàng)客

3D打印過(guò)程

3D打印概念
3D打印一直在我們身邊。我們知道3D打印也叫“增材制造”。先來(lái)看看“增材制造”這個(gè)概念：增材制造（Additive Manufacturing，AM）技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除－切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。簡(jiǎn)單的說(shuō)：把材料累加的方法制造出實(shí)物就是3D打印。    傳統(tǒng)的灌模方式是一項(xiàng)3D打印技術(shù)，首先液態(tài)的材料也是逐漸累加的方式添加到模具中，符合增材制造概念。再舉一個(gè)例子，我們吃的蛋糕，上面各種奶油造型其實(shí)就是蛋糕師（蛋糕師就是一臺(tái)3D打印機(jī)）3D打印出來(lái)的。而大家掛在嘴邊的3D打印技術(shù)只不過(guò)是“信息數(shù)字化的增材制造”——3D打印模型數(shù)字化，生產(chǎn)自動(dòng)化。

灌模

擠奶油

3D打印成型方法除了以上FDM、SLS、LOM和SLA以外還有許多。比如SLM（金屬粉末激光燒結(jié)）、DLP（投影儀光固化）和生物3D打印機(jī)等等。市面上最常見(jiàn)的桌面級(jí)3D打印機(jī)是FDM設(shè)備。關(guān)于Dlion3D打印開(kāi)源教程是圍繞FDM技術(shù)開(kāi)展的，以下我們對(duì)FDM技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充介紹。

FDM成型技術(shù)

先從熔融沉積成型技術(shù)的歷史來(lái)源說(shuō)起。FDM技術(shù)出現(xiàn)在二十世紀(jì)八十年代末期。1988年，科特克魯姆普發(fā)明了FDM（熔融沉積成型技術(shù)），次年科特克魯姆普成立了Stratasys公司。1992年，第一臺(tái)基于熔融沉積成型技術(shù)的3D打印產(chǎn)品出售。FDM成型技術(shù)已被Stratasys公司注冊(cè)專利。

FDM成型原理相對(duì)簡(jiǎn)單，打印之前FDM 3D打印機(jī)內(nèi)置軟件自動(dòng)讀取3D模型數(shù)據(jù)并將其分層。分層之后，經(jīng)過(guò)高溫熔化的液態(tài)通過(guò)打印頭擠出，擠出后遇冷迅速凝結(jié)固化，然后通過(guò)打印頭在平面上的擺動(dòng)以及打印板向下位移形成立體實(shí)物。

FDM 3D打印機(jī)打印過(guò)程，當(dāng)打印頭完成一個(gè)層面上的打印后，打印平臺(tái)自動(dòng)向下降，直到成品的完成。在打印過(guò)程中，插入打印頭的線材會(huì)迅速融化，通過(guò)打印頭擠出瞬間凝結(jié)。打印頭溫度較高，根據(jù)材料的不同以及模型設(shè)計(jì)溫度的不同，打印頭的溫度相對(duì)也不同。為了防止打印物體翹邊等問(wèn)題的出現(xiàn)打印平臺(tái)一般為加熱，打印平臺(tái)上一般覆蓋粘貼紙以便于打印成品的剝離。

FDM3D打印機(jī)常用耗材

線材是流淌在FDM 3D打印機(jī)體內(nèi)的血液，3D打印成品是線材熱熔后的分層疊加。基于FDM成型技術(shù)的線材種類較多，常見(jiàn)的為ABS、PLA等。

紅色的線材，線材可在顏色上進(jìn)行分類

隨著3D打印成品增多以及3D打印技術(shù)的進(jìn)步，耗材商以及3D打印機(jī)制造商不斷開(kāi)拓可用作3D打印的線材。2015年9月，一款類似金屬效果的3D打印耗材copperFill推出。2015年10月，一款硬度比之前線材較高的PLA HS線材誕生。可用作3D打印的材料不斷推陳出新，有些是在原有線材加入各種配料，制作出的線材具備新的屬性，有些則是開(kāi)發(fā)出的新材質(zhì)的線材。

copperFill線材，打印出來(lái)的效果類金屬 圖源：colorfabb

FDM成型技術(shù)的線材有很多，例如：ABS、PLA、尼龍、木質(zhì)，甚至食物。隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越多的3D打印機(jī)生產(chǎn)廠家開(kāi)始投身線材制作。相比通用線材制造商，3D打印機(jī)生產(chǎn)廠家推出的線材更加適用于該廠家生產(chǎn)的3D打印機(jī)。大部分線材在直徑上有1.75mm、3.0mm兩種規(guī)格。

FDM3D打印技術(shù)應(yīng)用

FDM較傳統(tǒng)制作方法有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，可制造較為精細(xì)的機(jī)械零部件。其次，量產(chǎn)的打印物品可在一定程度上降低生產(chǎn)成本。受價(jià)格越來(lái)越低、打印成本越來(lái)越低、操作越來(lái)越簡(jiǎn)單等因素，基于FDM成型技術(shù)的3D打印機(jī)越來(lái)越被消費(fèi)者所接受。目前，3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較多，醫(yī)療、建筑、運(yùn)輸、航天、考古、教育以及工業(yè)制造等領(lǐng)域都有涉及。

盒子（左），涼亭樣式的燈（中），茶壺（右）

哨子，根據(jù)打印材料顏色的不同哨子的顏色也不一

3D打印汽車Strati，相當(dāng)拉風(fēng) 圖源：3dprint

3D打印下頜骨 圖源：xilongtoy

下一期將著重介紹市面常見(jiàn)FDM3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)類型。敬請(qǐng)期待！