FDM 3D打印工艺研究现状及发展趋势简介
ｆｄｍ技术作为应用的3d打印技术，相关人员对其进行了大量的研究工作，并取得了一定的成果。首先，在打印材料方面，fdm一般采用低熔点丝状材料，如蜡丝或ａｂｓ塑料丝，它们只需在喷头内以电加热的方式即可达到熔融状态，但也正是这种方式使得成型产品的一些特定性能（比如硬度、韧性等）并不能满足需求，因此，针对材料方面的研究主要是在改善现有材料性能的同时寻找或研发更好的材料，比如前文提到的ａｂｓ－ｍ３０、ａｂｓ－ｍ６０、ｐｃ－ａｂｓ等材料，就是在原有材料的基础上做出的改善；另外，为解决某些打印产品支撑材料去除困难甚至无法去除这一问题，使用了具有水溶性的材料，例如已经投入使用的*（ｐｖａ）和试验阶段的聚乙烯吡咯烷酮（ｐｖｐ）及聚氧化乙烯（ｐｅｏ）等。
随着环境问题的日益严重，研究人员越来越关注材料的环保性，积极研发环境友好型的打印材料，此时，一种由玉米或木薯等植物中提取出的淀粉加工而成的材料———聚乳酸，即ｐｌａ进入了３ｄ打印行业，与传统的石油基塑料相比，ｐｌａ更为安全、低碳、绿色，是可再生的生物资源，被认定为新世纪zui有发展前景的新型“生态材料”。
其次，在打印设备方面，ｆｄｍ打印技术经历了近３０年的发展，技术逐渐成熟，打印设备不断完善，目前，有关打印设备的研究主要集中在降低设备成本，提高打印精度和效率方面，采用ｆｄｍ技术的３ｄ打印设备价格由几千元到几十万元不等，而价格与打印精度和效率成正比，只有在保证精度和效率的情况下降低成本，才能被更多人所接受。２０１２年３月，ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司发布的超大型快速成型系统ｆｏｒｔｕｓ９００ｍｃ，如图６所示，成型尺寸高达９１４．４ｍｍ×６９６ｍｍ×９１４．４ｍｍ，打印误差为每毫米增加0.0015~0.089 mm，打印层厚度zui小仅为０．１７８ｍｍ；国内接收了清华大学的快速成形技术的企业－殷华（现为太尔时代）成功研发了inspire系列的工业级３ｄ打印机和ｕｐ系列的桌面级３ｄ打印机，均采用ｆｄｍ技术，其中up plus２成型尺寸为１４０ｍｍ×１４０ｍｍ×１３５ｍｍ，打印层厚zui小可达０．１５ｍｍ，如图７所示。
fdm 3d打印机
ｆｄｍ型３ｄ打印机虽然经过了几十年的发展并且得到广泛的应用，但它仍存在很多不足之处，比如成型精度低、打印速度慢、智能化程度低以及使用的原材料有诸多限制等。缺陷一：成型精度低与打印速度慢。这是ｆｄｍ型３ｄ打印机的主要限制因素，但是，由于成型精度和打印效率呈反比关系，即高速打印获得低精度产品，低速打印获得高精度产品，一味地追求高精度将使打印速度大幅度降低，这并不是工业领域所希望的。因此，要解决精度低与速度慢的问题，必须要使两者均得到足够的关注，此时，我们可以使新技术兼容和继承老技术，即增材制造结合切削减材制造技术，具体来说，就是把传统切削加工应用到３ｄ打印成型过程中，采用低精度的打印工艺，保证成型速度，然后用去除材料的措施来保证成型精度。
缺陷二：控制系统智能化水平低。虽然采用ｆｄｍ技术的３ｄ打印机操作相对简单，但在成型过程中，仍会出现问题，这就需要有丰富经验的技术人员操作机器，以随时观察成型状态，因为当成型过程中出现异常时，现有系统无法进行识别，也不能自动调整，如果不去人工干预，将造成无法继续打印或将缺陷留在工件里，这一操作上的限制将影响３ｄ打印的普及性。因此，３ｄ打印机智能化非常重要，“智能识别和反馈功能”将是目前３ｄ打印系统迫切需要的，可以通过软件的开发让３ｄ打印机具备自学习功能，zui终实现３ｄ打印机向“３ｄ打
印机器人”的转变。
缺陷三：打印材料限制性较大。目前在打印材料方面存在很多缺陷，根据前文有关材料的介绍，可以看出材料种类和环保性方面存在的问题正在逐步解决，但是，仍有许多方面有待进一步改进，比如ｆｄｍ用打印材料易受潮、成型过程中和成型后存在一定的收缩率等。打印材料受潮，将影响熔融后挤出的顺畅性，易导致喷头堵塞，不利于工件的成型，因此，用于ｆｄｍ的打印材料要密封储存，使用时要进行适当的烘干处理；塑性材料在熔融后凝固的过程中，均存在收缩性，这会造成的问题主要是打印过程中工件的翘曲或脱落和打印完成后工件的变形，影响加工精度，浪费打印材料，改进办法主要是选用收缩率低的材料、采用恒温舱等。
凭借智能制造技术的逐渐成熟，以及新的信息技术、控制技术、材料技术等在制造领域的广泛应用，不仅是ｆｄｍ型３ｄ打印技术，整个３ｄ打印行业都将被推向更高的层面。未来，ｆｄｍ打印技术的主要发展趋势将体现在精密化、智能化、通用化以及便捷化等方面。
（１）直接面向产品的制造：提升３ｄ打印的效率和精度，制定连续、大件、多材料的工艺方法，提升产品的质量与性能；
（２）通用化：减小机器体型，降低成本，操作简单化，使之更适应设计与制造一体化和家庭应用的需求；
（３）集成化与智能化发展：使ｃａｄ／ｒｐ等相关软件一体化，工件设计与制造无缝对接，设计人员通过网络控制远程制造；
（４）拓展应用领域：３ｄ打印技术在未来的发展空间，很大程度上由其是否具有完整的产业链决定，包括设备制造、材料研发与加工、软件设计以及服务商，若应用没有跟上，反过来就会限制技术的发展。
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其次，在打印设备方面，ｆｄｍ打印技术经历了近３０年的发展，技术逐渐成熟，打印设备不断完善，目前，有关打印设备的研究主要集中在降低设备成本，提高打印精度和效率方面，采用ｆｄｍ技术的３ｄ打印设备价格由几千元到几十万元不等，而价格与打印精度和效率成正比，只有在保证精度和效率的情况下降低成本，才能被更多人所接受。２０１２年３月，ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司发布的超大型快速成型系统ｆｏｒｔｕｓ９００ｍｃ，如图６所示，成型尺寸高达９１４．４ｍｍ×６９６ｍｍ×９１４．４ｍｍ，打印误差为每毫米增加0.0015~0.089 mm，打印层厚度zui小仅为０．１７８ｍｍ；国内接收了清华大学的快速成形技术的企业－殷华（现为太尔时代）成功研发了inspire系列的工业级３ｄ打印机和ｕｐ系列的桌面级３ｄ打印机，均采用ｆｄｍ技术，其中up plus２成型尺寸为１４０ｍｍ×１４０ｍｍ×１３５ｍｍ，打印层厚zui小可达０．１５ｍｍ，如图７所示。
fdm 3d打印机
ｆｄｍ型３ｄ打印机虽然经过了几十年的发展并且得到广泛的应用，但它仍存在很多不足之处，比如成型精度低、打印速度慢、智能化程度低以及使用的原材料有诸多限制等。缺陷一：成型精度低与打印速度慢。这是ｆｄｍ型３ｄ打印机的主要限制因素，但是，由于成型精度和打印效率呈反比关系，即高速打印获得低精度产品，低速打印获得高精度产品，一味地追求高精度将使打印速度大幅度降低，这并不是工业领域所希望的。因此，要解决精度低与速度慢的问题，必须要使两者均得到足够的关注，此时，我们可以使新技术兼容和继承老技术，即增材制造结合切削减材制造技术，具体来说，就是把传统切削加工应用到３ｄ打印成型过程中，采用低精度的打印工艺，保证成型速度，然后用去除材料的措施来保证成型精度。
缺陷二：控制系统智能化水平低。虽然采用ｆｄｍ技术的３ｄ打印机操作相对简单，但在成型过程中，仍会出现问题，这就需要有丰富经验的技术人员操作机器，以随时观察成型状态，因为当成型过程中出现异常时，现有系统无法进行识别，也不能自动调整，如果不去人工干预，将造成无法继续打印或将缺陷留在工件里，这一操作上的限制将影响３ｄ打印的普及性。因此，３ｄ打印机智能化非常重要，“智能识别和反馈功能”将是目前３ｄ打印系统迫切需要的，可以通过软件的开发让３ｄ打印机具备自学习功能，zui终实现３ｄ打印机向“３ｄ打
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（１）直接面向产品的制造：提升３ｄ打印的效率和精度，制定连续、大件、多材料的工艺方法，提升产品的质量与性能；
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