熔融沉積桌面型3D打印機(jī)通用技術(shù)規(guī)范

珠海市匯津質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)有限公司、廣州飛勝高分子材料有限公司、深圳裕同包裝科技股份有限公司、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院、珠海市檢驗檢疫技術(shù)中心、華南理工大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熔融沉積桌面型3D打印機(jī)（以下簡稱3D打印機(jī)）的的術(shù)語和定義、分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存。

畢明珠、周武藝、俞朝暉、王利婕、胡永樂、楊永強(qiáng)、董先明、宋長輝、谷文亮、屈陽。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用以ABS、PC、尼龍等工程塑料，PLA、PCL、PVA等生物降解材料，PP、PS等通用塑料、TPU彈性體、聚醚醚酮等高分子材料及其復(fù)合材料為3D打印耗材的構(gòu)建尺寸小于400mm×400mm的3D打印機(jī)。

熔融沉積成型，(Fused deposition modeling, FDM)，是一種將各種熱熔性的絲狀材料（蠟、ABS和尼龍等）加熱熔化成形的方法，是3D打印技術(shù)的一種。 又可被稱為FFM 熔絲成型 (Fused Filament Modeling) 或FFF 熔絲制造 (Fused Filament Fabrication)，其后兩個不同名詞主要只是為了避開前者FDM專利問題，然而核心技術(shù)原理與應(yīng)用其實均是相同的。熱熔性材料的溫度始終稍高于固化溫度，而成型的部分溫度稍低于固化溫度。熱熔性材料擠噴出噴嘴后，隨即與前一個層面熔結(jié)在一起。一個層面沉積完成后，工作臺按預(yù)定的增量下降一個層的厚度，再繼續(xù)熔噴沉積，直至完成整個實體零件 。

先用CAD軟件建構(gòu)出物體的3D立體模型圖，將物體模型圖輸入到FDM的裝置。FDM裝置的噴嘴就會根據(jù)模型圖，一層一層移動，同時FDM裝置的加熱頭會注入熱塑性材料(ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)樹脂、聚碳酸脂、PPSF(聚苯砜)樹酯、聚乳酸和聚醚酰亞胺等)。材料被加熱到半液體狀態(tài)后，在電腦的控制下，F(xiàn)DM裝置的噴嘴就會沿著模型圖的表面移動，將熱塑性材料擠壓出來，在該層中凝固形成輪廓。FDM 裝置會使用兩種材料來執(zhí)行打印的工作，分別是用于構(gòu)成成品的建模材料和用作支架的支撐材料，透過噴嘴垂直升降，材料層層堆積凝固后，就能由下而上形成一個3D打印模型的實體。打印完成的實體，就能開始最后的步驟，剝除固定在零件或模型外部的支撐材料或用特殊溶液將其溶解，即可使用該零件了。

熔融沉積成型技術(shù)之所以能夠得到廣泛應(yīng)用，主要是由于其具有其他快速成型工藝所不具備的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為以下幾方面：

1. 成型材料廣泛熔融沉積成型技術(shù)所應(yīng)用的材料種類很多，主要有PLA、ABS、尼龍、石蠟、鑄蠟、人造橡膠等熔點較低的材料，及低熔點金屬、陶瓷等絲材，這可以用來制作金屬材料的模型件或 PLA 塑料、尼龍等零部件和產(chǎn)品。

2. 成本相對較低，因為熔融沉積成型技術(shù)不使用激光，與其他使用激光器的快速成型技術(shù)相比較而言，它的制作成本很低；除此之外，其原材料利用率很高并且?guī)缀醪划a(chǎn)生任何污染，而且在成型過程中沒有化學(xué)變化的發(fā)生，在很大程度上降低了成型成本。

3. 后處理過程比較簡單，熔融沉積成型技術(shù)所采用的支撐結(jié)構(gòu)很容易去除，尤其是模型的變形比較微小，原型制件的支撐結(jié)構(gòu)只需要經(jīng)過簡單的剝離就能直接使用。出現(xiàn)的水溶性支撐材料使支撐結(jié)構(gòu)更易剝離。

此外，熔融沉積成型技術(shù)還有以下優(yōu)點：用石蠟成型的制件，能夠快速直接地用于失蠟鑄造；能制造任意復(fù)雜外形曲面的模型件；可直接制作彩色的模型制件。當(dāng)然，和其他快速成型工藝相比較而言，熔融沉積成型技術(shù)在以下方面還存在一定的不足：

1. 只適用于中小型模型件的制作

2. 成型零件的表面條紋比較明顯

3. 厚度方向的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較薄弱，因為擠出的絲材是在熔融狀態(tài)下進(jìn)行層層堆積，而相鄰截面輪廓層之間的粘結(jié)力是有限的，所以成型制件在厚度方向上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱。

4. 成型速度慢、成型效率低

在成型加工前，由于熔融沉積成型技術(shù)需要設(shè)計并制作支撐結(jié)構(gòu)，同時在加工的過程中，需要對整個輪廓的截面進(jìn)行掃描和堆積，因此需要較長的成型時間。熔融沉積成型工藝包括前處理、成型加工過程和后處理三個部分，前處理主要包括零件的三維建模、模型切片處理、切片文件的校驗與修復(fù)、模型擺放位置的確定以及加工參數(shù)的確定；成型加工過程是指零件被加工制造的階段；后處理是指零件加工完成后，為了滿足使用工況需求，對其表面和支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)處理的過程 。2100433B