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雖然FDM 3D打印機(jī)在擠出系統(tǒng)和從各種機(jī)器獲得的零件質(zhì)量方面有所不同，但每個(gè)FDM打印過(guò)程都有共同的特征。

翹 曲

翹曲是FDM中最常見(jiàn)的缺陷之一。當(dāng)擠出材料在凝固過(guò)程中冷卻時(shí)，其尺寸減小。由于印刷零件的不同部分以不同的速率冷卻，因此它們的尺寸也以不同的速度變化。差分冷卻會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的積聚，這些應(yīng)力將下層向上拉，導(dǎo)致其翹曲。

有幾種方法可以防止翹曲。一種方法是密切監(jiān)測(cè)FDM系統(tǒng)的溫度，特別是構(gòu)建平臺(tái)和腔室。您還可以增加零件和構(gòu)建平臺(tái)之間的附著力，以減輕翹曲。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中做出某些選擇還可以降低零件翹曲的可能性。以下是一些示例：

• 大而平坦的區(qū)域 - 就像您在矩形盒子上看到的那樣 - 更容易翹曲。盡可能避免這些。
• 薄的突出特征 - 想想叉子上的爪子 - 也容易翹曲。在薄型特征的邊緣添加額外的導(dǎo)向或應(yīng)力消除材料，以增加與構(gòu)建平臺(tái)接觸的區(qū)域，有助于避免這種情況。
• 尖角比圓角形狀更頻繁地翹曲，因此我們建議在設(shè)計(jì)中添加圓角。
• 每種材料都有其自身的翹曲敏感性。例如，ABS通常比PLA或PETG對(duì)翹曲更敏感。

層粘附 在FDM中，零件沉積層之間的安全粘合至關(guān)重要。當(dāng)FDM機(jī)器通過(guò)噴嘴擠出熔融的熱塑性塑料時(shí)，這種材料壓在先前印刷的層上。高溫和高壓導(dǎo)致該層重新熔化并使其能夠與前一層粘合。 由于熔融材料壓在先前印刷的層上，其形狀變形為橢圓形。這意味著無(wú)論使用何種層高，F(xiàn)DM零件始終具有波浪形表面，并且小特征（例如小孔或螺紋）可能需要后處理。

支撐結(jié)構(gòu)

FDM打印機(jī)無(wú)法在稀薄的空氣中沉積熔融的熱塑性塑料。某些零件幾何形狀需要支撐結(jié)構(gòu)，這些支撐結(jié)構(gòu)通常以與零件本身相同的材料打印。

通常，去除支撐結(jié)構(gòu)材料可能很困難，因此以最小化對(duì)支撐結(jié)構(gòu)需求的方式設(shè)計(jì)零件通常要容易得多。有溶解在液體中的支撐材料，但您通常將它們與高端FDM 3D打印機(jī)配合使用。請(qǐng)注意，使用可溶解支撐物會(huì)增加打印的總成本。

填充和外殼厚度

為了減少打印時(shí)間并節(jié)省材料，F(xiàn)DM打印機(jī)通常不生產(chǎn)固體零件。相反，機(jī)器在幾個(gè)通道上跟蹤外部周邊 - 稱為外殼 - 并用內(nèi)部低密度結(jié)構(gòu)填充內(nèi)部 - 稱為填充物。

填充和外殼厚度會(huì)顯著影響FDM打印部件的強(qiáng)度。大多數(shù)臺(tái)式 FDM 打印機(jī)具有 20% 的填充密度默認(rèn)設(shè)置和 1 mm 的外殼厚度，這為快速打印提供了強(qiáng)度和速度之間的適當(dāng)折中。

下表總結(jié)了FDM 3D打印的主要特性。

pla材料熱塑性塑料（PLA、ABS、PETG、PC、PEI 等）尺寸精度± 0.5%（下限±0.5毫米） - 臺(tái)式機(jī) ±0.15%（下限±0.2毫米） - 工業(yè)典型構(gòu)建尺寸200 x 200 x 200 mm - 桌面 900 x 600 x 900 mm - 工業(yè)普通層厚度50 至 400 微米支持并非總是必需的（可溶解的）

FDM 3D打印的常用材料有哪些？

FDM（桌面和工業(yè)）的主要優(yōu)勢(shì)之一是該技術(shù)的材料范圍廣泛。這包括PLA和ABS等商品熱塑性塑料，PA， TPU和PETG等工程材料以及PEEK和 PEI等高性能熱塑性塑料。

PLA燈絲是臺(tái)式FDM打印機(jī)中最常用的材料。使用PLA進(jìn)行打印相對(duì)容易，并且可以生產(chǎn)出具有更精細(xì)細(xì)節(jié)的零件。當(dāng)您需要更高的強(qiáng)度，延展性和熱穩(wěn)定性時(shí)，通常使用ABS。但是，ABS更容易翹曲，特別是如果您使用的是沒(méi)有加熱室的機(jī)器。

桌面FDM打印的另一種選擇是PETG，其成分與ABS相當(dāng)，并且易于打印。這三種材料都適用于大多數(shù)3D打印服務(wù)應(yīng)用，從原型設(shè)計(jì)到成型，配合和功能，再到模型或功能部件的小批量生產(chǎn)。

另一方面，工業(yè)FDM機(jī)器主要使用工程熱塑，包括ABS，聚碳酸酯（PC）和Ultem。這些材料通常配備添加劑，可以改變其性能，使其特別適用于工業(yè)需求，如高沖擊強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性，耐化學(xué)性和生物相容性。

使用不同的材料進(jìn)行打印會(huì)影響零件的機(jī)械性能和精度以及成本。我們比較了下表中最常見(jiàn)的FDM材料。

有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱PLA和ABS（兩種最常見(jiàn)的FDM材料）之間主要差異的綜述，以及所有常見(jiàn)FDM材料的廣泛比較。

FDM 3D打印的后處理

FDM 3D打印部件可以通過(guò)幾種后處理方法完成相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，包括打磨和拋光，底漆和噴漆，冷焊，蒸汽平滑，環(huán)氧涂層和金屬電鍍。

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使用 FDM 進(jìn)行打印的最佳實(shí)踐是什么？

• FDM可以快速且經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)原型和功能部件。
• FDM的材料種類繁多。
• 臺(tái)式FDM 3D打印機(jī)的典型構(gòu)建尺寸為200 x 200 x 200mm。工業(yè)機(jī)器具有更大的構(gòu)建尺寸。
• 為防止翹曲，請(qǐng)避開(kāi)大面積的平坦區(qū)域，并在尖角處添加圓角。
• FDM本質(zhì)上是各向異性的，因此它不適用于機(jī)械上的關(guān)鍵部件。
• FDM機(jī)器的最小特征尺寸受噴嘴直徑和層厚度的限制。
• 材料擠出使得無(wú)法生成幾何形狀小于層高（通常為 0.1 - 0.2 mm）的垂直特征（在 Z 方向）。
• FDM 通常無(wú)法生成小于噴嘴直徑 （0.4 - 0.5 mm） 的平面特征（在 XY 平面上）。
• 壁必須至少比噴嘴直徑大2至3倍（即0.8 - 1.2毫米）。
• 如果您希望生產(chǎn)光滑的表面和非常精細(xì)的特征，則可能需要額外的后處理，例如噴砂和機(jī)加工。在這種情況下，另一種如SLA可能更合適。

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