图1  FDM成形过程

目前，较成熟的快速成形技术有熔融沉积成形(Fused DepositModeling，简称FDM)、激光固化树脂成形（SLA）、激光烧结粉末成形（SLS）、叠层成形(LOM)等。

FDM技术已经由美国Stratasys公司在全球大多数国家（包括中国）注册了专利；采用SLA工艺的有3D System公司、 F＆S公司、D-MEC公司、 TeijinSeiki公司等；采用SLS工艺的有DTM公司、EOS公司等；采用LOM工艺的有Helisys公司、Kira公司、 Sparx公司和 Kinergy公司等。

FDM成形设备的制造商Stratasys公司从1993年推出第一台商业化的设备以来，凭借其设备操作简单、性价比高、成形材料实用高效、维护方便且低廉，在FDM领域引领着技术和市场的发展。

FDM成形原理和过程

快速成形的原理是：先将产品的三维CAD实体数据模型或曲面数据模型文件转换成.stl文件格式，再用软件从.stl文件 “切(Slice)”出设定厚度的一系列片层，然后将上述每一片层的信息传到快速成形机中去，用材料添加法依次将每一层做出来并同时叠加各层，直到完成整个零件。FDM成形的原理是：将丝状工程塑料加热至熔融状态，然后由根据产品片层数据设定好路径的喷头喷出每一层实物原型，层层叠加，直至完成整个工件的制作，具体成形过程如图1所示。

FDM技术的优点

与其他快速成形技术相比，FDM具有以下突出的特点和优点：

1、质量好、精度高

FDM成形过程为物理变化，所以内应力非常小，工件成形后即使长时间放置也不会发生收缩、翘曲等现象，因而模型尺寸稳定，成形表面质量好、精度高。

2、操作简单且智能化

操作方式与打印机操作相似，机器智能化程度高，具有网络功能。

3、 环保

FDM系统使用无毒材料，制作过程中无有毒气体产生，可在办公室环境使用，而激光成形设备在有些情况下需配戴专用护具。

4、 系统运行成本低

FDM系统的成本只与成形材料成本有关，不同于激光成形设备每2年就需更换激光器（进口激光器每支约为1.8万美元）。同时，由于未采用激光方式，所以不用定期调整，因而日常维护成本很低。

5、ABS成形材料强度高、有韧性

可以加工、焊接，并可进行装配；功能测试及模型尺寸稳定，具有抗化学性能；可选择PC、PPSF等材料，以达到更高要求的测试，如硬度、温度等方面的功能测试。

6、 后处理简单

FDM最新机型大多可以支持水溶性支撑材料。水溶支撑可以减少后处理时间和工作量，保证复杂模型的精度。如图2所示的复杂工件就是采用水溶支撑技术的FDM快速成形机轻松制作完成的。

快速成形技术的应用

快速成形技术可以大大缩短产品上市时间，改良产品设计，降低生产成本，因而在许多行业的应用越来越广泛，如汽车/摩托车、家电、通信、航空航天、轻工、建材、医疗设备等行业，其中在汽车/摩托车行业，FDM可用于汽车外形的设计，发动机和气缸盖的试制、装配，内饰件的试制、装配，小批量的快速模具试制等。以下是一些汽车行业典型的应用：

1、新产品开发过程中验证实验

通过快速成形设备制作的实物原型可用于验证产品的外观设计、结构设计、装配试验、功能测试，以便及早发现缺陷并尽快修改、改良产品设计、避免风险、缩短产品设计周期，还可利用原型进行开模研究。图3为各种汽车部件原型，图4为用快速成形机制作原型代替木模生产的发动机部件，并用于装配试验。

2、砂模铸造

图5所示的砂模铸造件可代替木模。

3、单件生产，降低成本

图6为采用快速成形设备单件制作的汽车后盖，图7为单件制作的FIAT汽车前门窗户导轨。

4、制造快速模具生产中所需的原型

用原型翻制硅胶等模具，进行中小批量生产，这样既省时又省费用。图8为采用原型制作硅胶模具而生产的各种颜色的汽车透镜。