物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中3D打印工藝——FDM（熔融沉積成型技術）工藝

3D打印工藝——FDM工藝簡介

格融沉積快速成型(Fused Deposion Modeling, FDM)是繼光固化快速成型和疊層實體快速成型工藝后的另一種應用比較廣泛的快速成型工藝。該技術是當前應用較為廣泛的一種3D打印技術，同時也是最早開源的3D打印技術之一。該工藝方法以美國Sratasys公司開發(fā)的FDM制造系統(tǒng)應用最為廣泛。該公司自1993年開發(fā)出第一臺FDM1650機型后，先后推出了FDM2000、FDM3000、FDM8000及1998年推出的引人注目的FDM Quantum機型。FDMQuantum機型的最大造型體積達到600mm×500mm×600mm。國內的清華大學也較早地進行了FDM工藝商品化系統(tǒng)的研制工作，并推出熔融擠壓制造設備MEM250等。

具體操作如下：

準備階段：首先，根據(jù)3D模型的設計，對其進行切片處理，即將3D模型分解成一系列二維薄片。這一步是為了便于后續(xù)的控制和管理。

打印階段：切片完成后，3D打印機將熔融的材料（通常為ABS或PLA）從耗材卷中通過噴嘴擠出，然后均勻地堆積在工作臺上。噴嘴會將材料加熱至液態(tài)，隨后擠出，形成一層薄薄的塑料層。工作臺隨后下降，以便下一層能夠被打印。這個過程不斷重復，直至整個3D模型構建完成。

后處理：打印完成后，還需要進行一些后處理工作，如移除多余的支撐材料，并進行打磨和涂漆等表面處理，提高打印模型的外觀質量和質感。

3D打印工藝——FDM工藝的特點

FDM的優(yōu)點是材料利用率高，可選材料種類多、工藝簡潔，但成型精度更高、成型實物強度更高，并且可以彩色成型。其缺點是精度低，復雜構件不易制造，懸臂件需加支撐，而且成型后表面粗糙。該工藝適合于產品的概念建模及形狀和功能測試，中等復雜程度的中小原型不適合制造大型零件。

優(yōu)點：

1)系統(tǒng)構造原理和操作簡單，維護成本低，系統(tǒng)運行安全。

2)可以使用無毒的原材料，設備系統(tǒng)可在辦公環(huán)境中安裝使用。

3)用蠟成型的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。

4)可以成型任意復雜程度的零件，常用于成型具有很復雜的內腔、孔等零件。

5)原材料在成型過程中無化學變化，制件的翹曲變形小。

6)原材料利用率高，且材料壽命長。

7)支撐去除簡單，無須化學清洗，分離容易。

缺點：

1)成型件的表面有較明顯的條紋。

2)沿成型軸垂直方向的強度比較弱。

3)需要設計與制作支撐結構。

4)需要對整個截面進行掃描涂覆，成型時間較長。

5)原材料價格昂貴。

3D打印技術主要的使用材料

FDM 3D打印技術主要的使用材料為ABS

(1)ABS塑料

ABS塑料具有優(yōu)良的綜合性能，其強度、柔韌性、機械加工性優(yōu)異，并具有更高的耐溫性，是工程機械零部件的優(yōu)先塑料。

ABS塑料的缺點是在打印過程中會產生氣味，而且由于ABS的冷收縮性，在打印過程中模型易與打印平板產生脫離。

(2)PLA塑料

PLA塑料是當前桌面式3D打印機使用最廣泛的一種材料。PLA塑料是生物可降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。

3D打印工藝——熔融沉積快速成型技術的應用

FDM快速成型技術已被廣泛應用于汽車、機械、航空航天、家電、通信、電子、建筑、醫(yī)學、玩具等產品的設計開發(fā)過程，如產品外觀評估、方案選擇、裝配檢查、功能測試、用戶看樣訂貨、塑料件開模前校驗設計以及少量產品制造等，也應用于政府、大學及研究所等機構。用傳統(tǒng)方法需要幾個星期、幾個月才能制造的復雜產品原型，用FDM成型法無需任何刀具和模具，很快便可完成。

(1)FDM在日本豐田公司的應用

豐田公司采用FDM工藝制作右側鏡支架和4個門把手的母模，通過快速模具技術制作產品而取代傳統(tǒng)的CNC制模方式，使得2000 Avalon車型的制造成本顯著降低，右側鏡支架模具成本降低20萬美元，4個門把手模具成本降低30萬美元。FDM工藝已經為豐田公司在轎車制造方面節(jié)省了約200萬美元。

(2)FDM在美國快速原型制造公司的應用

從事模型制造的美國Rapid Models & Prototypes公司采用FDM工藝為生產廠商Laramie Toys制作了玩具水槍模型。借助FDM工藝制作該玩具水槍模型，通過將多個零件一體制作，減少了傳統(tǒng)制作方式制作模型的部件數(shù)量，避免了焊接與螺紋連接等組裝環(huán)節(jié)，顯著提高了模型制作的效率。

本文章源自奇跡物聯(lián)開源的物聯(lián)網(wǎng)應用知識庫Cellular IoT Wiki，更多技術干貨歡迎關注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知識庫（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

歡迎同學們走進AmazIOT知識庫的世界！

這里是為物聯(lián)網(wǎng)人構建的技術應用百科，以便幫助你更快更簡單的開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產品。

Cellular IoT Wiki初心：

在我們長期投身于蜂窩物聯(lián)網(wǎng) ODM/OEM 解決方案的實踐過程中，一直被物聯(lián)網(wǎng)技術碎片化與產業(yè)資源碎片化的問題所困擾。從產品定義、芯片選型，到軟硬件研發(fā)和測試，物聯(lián)網(wǎng)技術的碎片化以及產業(yè)資源的碎片化，始終對團隊的產品開發(fā)交付質量和效率形成制約。為了減少因物聯(lián)網(wǎng)碎片化而帶來的重復開發(fā)工作，我們著手對物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中高頻應用的技術知識進行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平臺的 RTOS 應用生態(tài)。后來我們發(fā)現(xiàn)，很多物聯(lián)網(wǎng)產品開發(fā)團隊都面臨著相似的困擾，于是，我們決定向全體物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)開發(fā)者開放奇跡物聯(lián)內部沉淀的應用技術知識庫 Wiki，期望能為更多物聯(lián)網(wǎng)產品開發(fā)者減輕一些重復造輪子的負擔。

Cellular IoT Wiki沉淀的技術內容方向如下：

奇跡物聯(lián)的業(yè)務服務范圍：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯(lián)網(wǎng)模組，為客戶物聯(lián)網(wǎng)ODM/OEM解決方案服務。我們的研發(fā)技術中心在石家莊，PCBA生產基地分布在深圳、石家莊、北京三個工廠，滿足不同區(qū)域&不同量產規(guī)模&不同產品開發(fā)階段的生產制造任務。跟傳統(tǒng)PCBA工廠最大的區(qū)別是我們只服務物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)客戶。

連接我們，和10000+物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者一起 降低技術和成本門檻

讓蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應用更簡單~~

哈哈你終于滑到最重要的模塊了，

千萬不！要！劃！走！忍住沖動！~

歡迎加入飛書“開源技術交流群”，隨時找到我們哦~

點擊鏈接如何加入奇跡物聯(lián)技術話題群（https://rckrv97mzx.feishu.cn/docx/Xskpd1cFQo7hu9x5EuicbsjTnTf）可以獲取加入技術話題群攻略

Hey 物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者，

你是否有了解過奇跡物聯(lián)的官方公眾號“eSIM物聯(lián)工場”呢？

這里是奇跡物聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)應用技術開源wiki主陣地，歡迎關注公眾號，不迷路～

及時獲得最新物聯(lián)網(wǎng)應用技術沉淀發(fā)布

審核編輯 黃宇