从本质上讲，熔融沉积成型（FDM）是一种增材制造工艺，通过选择性地沉积熔融材料，以预定路径逐层构建三维物体。热塑性线材从线轴送入加热的挤出机，挤出机将材料熔化并通过小喷嘴挤出，同时描绘物体的横截面。一旦一层完成，构建平台向下移动以开始下一层，并将其与下方的一层熔合。
FDM工艺最好理解为一种高度精确、计算机控制的热熔胶枪。掌握这个简单的类比是理解零件如何构建、它们为何具有强度以及导致常见打印失败的关键。
FDM的核心机制：从线轴到物体
要真正理解FDM，我们必须将其过程分解为四个不同的阶段，这些阶段在打印过程中持续发生。
线材进料系统
该过程始于一卷固体塑料线，称为线材。一个由电机驱动的齿轮系统，称为挤出机，夹住线材并将其从线轴推向加热元件。此进料系统的速度和可靠性对于一致的材料流动至关重要。
“热端”：熔化材料
线材被送入“热端”，热端由一个加热块和一个喷嘴组成。加热块将材料的温度升高到其熔点以上，将固体线材变成熔融的粘性液体，准备沉积。
精密沉积：龙门系统
熔融塑料随后通过喷嘴挤出到构建平台上。喷嘴安装在龙门系统上，该系统以高精度控制其沿X轴和Y轴（水平方向）的移动。这种移动描绘了单层的精确形状。
逐层粘合
一旦一层完成，构建平台沿Z轴向下移动一个微小而特定的增量（层高）。然后热端开始沉积下一层。新挤出的塑料的热量会稍微熔化其下方层的表面，导致两层在冷却时熔合在一起，形成牢固的结合。这个过程重复数百或数千次以创建最终物体。
理解挤出的权衡
FDM的逐层特性既是其最大的优点，也是其主要局限性的根源。理解这些权衡对于成功的工程和设计至关重要。
强度和各向异性
由于零件是由熔合层构建的，因此它们是各向异性的。这意味着它们的机械性能在所有方向上都不相同。FDM零件在沿打印层（X/Y轴）施加的力下比在试图将层拉开（Z轴）的力下要坚固得多。
分辨率和层纹
该过程固有地在零件表面产生可见的层纹。最终的分辨率和光滑度由喷嘴直径和所选层高决定。较小的层高会产生更精细的零件，但会显著增加打印时间。
速度与细节
打印速度和视觉质量之间存在直接的权衡。使用较大的喷嘴和较厚的层可以实现非常快速的材料沉积，这非常适合快速原型制作。然而，实现精细细节需要较小的喷嘴和较薄的层，这是一个慢得多的过程。
此过程如何影响您的打印件
了解挤出的基本原理使您能够做出有意的选择，以符合您项目的目标。
- 如果您的主要关注点是机械强度：将模型定向，使关键力平行于层纹施加，而不是在可能将层拉开的方向上。
- 如果您的主要关注点是视觉细节：使用最小的实用层高，并确保您的打印机运动系统经过良好校准，以产生干净、一致的表面。
- 如果您的主要关注点是速度和快速原型制作：使用较大的喷嘴和较厚的层高来快速生产功能部件，同时接受表面光洁度会更粗糙。
通过了解FDM如何堆叠这些简单的熔融层，您可以完全控制3D打印作品的质量、强度和速度。
摘要表：
| FDM工艺阶段 | 关键组件 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 线材进料 | 挤出机电机和齿轮 | 将固体线材从线轴推入热端。 |
| 熔化 | 加热块和喷嘴 | 将线材加热到熔点以上以进行沉积。 |
| 沉积 | 龙门系统（X/Y轴） | 移动喷嘴以描绘物体的横截面。 |
| 层间粘合 | 构建平台（Z轴） | 每层完成后向下移动，将新材料与下方层熔合。 |
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