FDM 3D打印的案例
詳解FDM和光固化3D打印機到底有啥區別？
3D打印資深玩家Owen花費了一個月，歷經數百個小時的打印，從打印過程到打印部件，以多個維度的實驗觀察，分析了FDM和光固化3D打印機之間的利弊。接下來，就讓我們跟隨他的腳步，來深入了解這兩種3D打印技術吧！
后記——三旋翼無人機輕量化結構的FDM 3D打印處理
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/426318
案例一出，瞬間驚起千層浪...有不少感興趣鄰友私信我，向我討論關于無人機的優化問題并問我能不能做出實物來,為了更好的驗證原設計的加工工藝性，筆者決定親自通過3D打印的方式得到實物模型，由于設備限制，筆者只能通過FDM 3D打印工藝得到實物，以下是具體的打印過程，供大家瀏覽：
FDM 3D打印工藝
我們對校核后的模型進行了簡化，通過FDM 3D打印工藝得到了一個等比例縮小后的實物模型，在此過程中非常感謝學校控制與計算機工程學院的大學生創新創業俱樂部暨Hunters本科生實驗室在打印設備和實踐場地上提供的大力支持，以下是具體的加工過程。
5.1 3D打印前處理
針對模型在FDM 3D打印過程中可能出現的問題，我們對模型進行了一些簡化和修復，目的主要是減少支撐和提高打印的質量，簡化后的模型如圖11所示。
圖11 簡化后的模型
限制于3D打印機平臺的大小，我們把原模型等比例縮小為原來的40%，并用JGreat軟件對其進行切片，每一處生成支撐，打印平臺粘附類型設置為檐邊，打印前的預覽如圖12所示。
圖12 3D打印預覽
5.2 3D打印
我們選用極光爾沃系列的A3型3D打印機，其打印精度在0.1mm左右，材料選用常見的PLA，打印前應調整平臺高度適中，預熱平臺和噴嘴。
展開 仿真計算在FDM 3D打印機的設計改進過程中的作用
在3D打印機機型方面，對FDM與DMD機型均有仿真計算經驗。
來源：3D科學谷
FDM 3D打印機打出透明鏡頭
這也應該成為制造商的一個教訓，真正深入了解切片程序的細節，了解每個參數如何與3D打印機硬件相互作用，以及它如何影響3D打印的外觀和機械屬性。
2016年，南極熊其實也做過這方面的嘗試，利用透明的FDM線材P-Glass打印出來透明的部件，打印的時候，模型設為單層。之后涂上專用的拋光液，填補層與層之間的間隙，從而實現透明的效果。
△使用模型專用拋光液進行拋光后，透明度大幅度提高
南極熊3D打印評測中心進行多種參數設置，使用普通的FDM 3D打印機，打印出高透明度的模型。透明，作為一種材料性能，廣泛應用在工業和生活用品中。例如每個屋子里面必有的窗戶，基本上都是透明的玻璃。有了低成本的透明3D打印技術方案，我們的窗戶就不再是平面的一張玻璃，而可以是各種形狀了。
展開 
五噴頭3D打印機來了，FDM技術重大創新
南極熊導讀：也許很多人覺得，FDM 3D打印機也就那樣了，沒有太多的改進空間。事實上，它還可以發揮出無限創新。
△Original Prusa XL 3D打印機上的五個打印頭，可自動切換
全球FDM 3D打印機大廠Prusa，在德國法蘭克福的Formnext 2021上搞了個大新聞，發布了一款驚艷的大型CoreXY 3D打印機Original Prusa XL。
△視頻：5噴頭FDM 3D打印機
南極熊獲悉，這款機器具有36×36×36厘米的構建體積、下一代擠出機、新熱端，分段床身和工具更換器。
△Original Prusa XL 3D打印機 [來源：Prusa Research]
Prusa第一臺CoreXY系統
Original Prusa Mini成為主流產品，CoreXY結構也不停步。與標準MK3S 3D 打印機相比（構建體積為250x 210 x 210毫米），新推出的XL在構建尺寸上增加了4倍以上。這在設計階段給Prusa帶來了不小的麻煩。
△構建體積比較
在尺寸方面，打印機越大，越容易受到振動和其他不良影響，從而導致打印效果不佳。因此，建造更大的MK3類型機器沒有實際好處。相反，這種設計會帶來許多問題：沿Y軸移動的大而重的加熱床、較高Z軸值時穩定性較差等等。這使得CoreXY成為了解決方案。
△CoreXY傳送帶上的Original Prusa XL打印頭（來源：Prusa Research）
出于多種原因，Prusa最終選擇了36厘米的立方體尺寸。
展開 10種最常用的FDM 3D打印零部件后處理工藝，該選哪一種？
比方說，你想給你的3D打印部件涂上銅，所以你將使用的電解液是硫酸銅（CuSO4）。一旦電流開始，Cu2+陽離子就會移動到陰極，并涂在你的零件上。
這個過程中最常見的金屬是銅和鎳，但也可以用黃銅、金、銀、鉻等材料來做。
由于3D打印的零件是塑料和非導電的，因此在嘗試電鍍之前，你需要對它們進行適當的打磨并涂上導電漆。
優點
?零件變得更堅固，并具有導電性
?如果操作得當，尺寸精度不會受到影響
?視覺外觀得到改善
缺點
?需要較高的技術水平
?如果你不戴安全設備（手套和眼鏡），可能會有危險
以上就是FDM 3D打印零部件最常用的10種后處理工藝，主要是針對高分子塑料件，FDM 打印的金屬件的后處理工藝并未納入其中。讀者可以根據自己想要達到的效果，來選擇使用哪種后處理工藝。
展開 FDM 3D打印龍頭Stratasys開放第三方材料
2021年11月16日，南極熊獲悉，聚合物 3D 打印解決方案供應商Stratasys Ltd.（納斯達克代碼：SSYS），今日宣布，為推進制造戰略，將通過年度開放材料許可證 (Open Material License) 為 FDM? 3D 打印機新增一級開放式第三方材料。Stratasys已經為 Neo 立體光刻 3D 打印機以及最近發布的 Stratasys Origin? One 和 Stratasys H350? 3D 打印機提供開放式材料選項。通過將材料生態系統擴展到 FDM 技術領域，Stratasys 將幫助制造業客戶實現要求嚴苛的新型應用，同時也擁有雙重材料來源。
△Stratasys為FDM 3D打印機提供更多的材料選擇，以加速對增材制造技術的使用
今年，Stratasys 已在 P3?、SAF? 和立體光刻 3D 打印系統上快速擴展了材料生態系統，為客戶提供廣泛的材料選擇。今年 9 月，公司為基于 P3技術 的 Origin One 引進了開放材料許可證，以及來自 Henkel Loctite 品牌的兩種新型材料。對于業內受歡迎和可靠的 FDM 系統，Stratasys 正加速材料的創新。
科思創是行業領先的優質聚合物供應商，該公司增材制造副總裁 Hugo da Silva 表示：“創新的材料是增材制造的源動力。這意味著我們需要更多種類的材料來實現盡可能多的制造應用。同時，我們想確保客戶對這些材料的性能有十足的信心。Stratasys 的新計劃是我們行業中一個非凡的里程碑，作為 FDM 技術絲材供應商，我們期待在這個生態系統中發揮重要的作用。”
Stratasys制造部高級副總裁 Dick Anderson 表示，這個全新的材料生態系統反映出增材制造技術在我們的客戶那兒扮演著越來越重要的角色。
展開 總結：顆粒料3D打印將成FDM技術新勢力？
導讀：FDM 3D打印是目前應用最廣的一種3D打印技術，而且基本上所有的FDM 3D打印機都普遍使用PLA或是ABS等塑料線材作為打印材料。不過這種情況現在已經有了變化，一些FDM 3D打印機開始用塑料顆粒作為打印材料。本期，南極熊依照時間順序，總結了近幾年內國內外出現的顆粒3D打印的應用案例。
Sculptify推出David顆粒打印機
早在2014年7月，美國俄亥俄州哥倫布市公司Sculptify就曾推出一款名為David的新型打印機，它可以直接使用顆粒材料進行打印。David 3D打印機利用Sculptify開發的熔融層擠壓技術（FLEX），讓用戶可以使用范圍廣泛、有著不同特性的顆粒材料進行打印。
David有著商品級的組件、可拆卸打印平臺和裝載簡單的系統，使David打印機使用簡單、功能強大。因為顆粒是材料最小加工的形式，所以比起其他的耗材型打印機，David需要的材料成本顯著低很多。
WASP新款三角洲3D打印機：使用顆粒材料，可打印1米大家具
在2014年，意大利3D打印機制造商WASP憑借超大型三角洲式建筑3D打印機一舉成名。經過兩年的發展，該公司于2016年4月份又推出了一款新型的3D打印機。據南極熊了解，這款同樣是三角洲的新型機雖然沒有他的前輩那樣體型巨大，但相比于普通的桌面級設備還是大多了，可打印出近1米大的物體。
另外，它還有一些其它特點，比如為打印更大的物體，安裝了直徑4-10mm的大型噴嘴；使用的是顆粒材料而非當前普遍的線材；還有就是可根據不同要求定制化。其中，使用顆粒材料是一個很大的亮點，因為它可以明顯降低打印成本。要知道，一卷1Kg線材的價格通常為30歐元左右，而同樣重量的顆粒價格僅為3歐元。
展開 江蘇省科技廳重點實驗室用高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印研制介質天線
在完成樣件測試后，一個3D打印的螺旋結構、金屬地板和同軸探針組成的圓極化介質螺旋天線被設計、加工出來。
隨后，工程師利用矢量網絡分析儀(VNA)和微波暗室分別對其阻抗和輻射特性進行了測試。
實測的反射系數、軸比以及天線在5.2和5.4 GHz時的輻射方向圖均與仿真結果吻合較好，提出的介質螺旋天線能夠提供衛星通信所必需的寬帶圓極化輻射。與金屬同類型天線相比，該介質天線更加輕盈且具有更高的輻射效率。
通過此次的介質天線研制項目，江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室累積了豐富的精密陶瓷FDM/FFF 3D打印經驗，為以后將迎接的挑戰做好了準備。
隨著科技的發展，如今很多行業的發展也逐漸數字化。5G精密制造和航空航天也都逐漸引進高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技術，進行研發生產。
高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技術究竟有哪些優勢？如何利用此技術進行快速又穩定的研發項目Raise3D的合作伙伴——法國Nanoe作為全球少有的具有納米級工藝標準的創新企業，發布了這份《高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印指南》為您解答以上的疑問，歡迎掃碼免費下載。
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展開 FDM：航空航天非金屬3D打印解決方案
奚經理在報告中介紹了Stratasys公司的發展現狀，Stratasys自成立以來引領增材制造行業30年，目前在全球安裝的3D打印機超過14萬臺，2020年的營業收入為5.2億美元，擁有1.8萬個客戶，申請了1300多項相關專利。
根據相關的預測數據，2023年中國3D打印市場規模將達到352億元人民幣，2020年中國的3D打印市場中航空航天領域的占比為20%。
隨后，奚經理對比了常用的非金屬3D打印技術的特點，包括：SLA、DLP、CDLP、MJ、MJF、SLS、BJ和FDM。并對這些技術在未來市場中的占比進行了分析，認為FDM依然非金屬3D打印技術中的主流技術。
之所以這樣說，的主要原因來自于：目前FDM 3D打印技術可以持續、精準的制造零件，不但可以用于原型制造還可以用于最終零件。除了能打印常規的塑料材料，還能打印工程級別和高性能的熱塑性材料。設備的體積也從桌面級覆蓋到工業級設備。
Stratasys在FDM技術方面的產品型號齊全，主要包括F和Fortus兩大系列。可以打印高性能材料ULTEM 9085，PEKK等，能夠實現防煙，防火，防毒。
之后，奚經理介紹了Stratasys在航空航天領域的3D打印應用案例，比如為A350 XWB內飾件3D打印，使用ULTEM 9085材料打印了座椅配件、護板、低壓風管等1000多個零件。
為意大利航空公司制造整個Mini-EUSO結構，使用Fortus 450mc和9085材料，為客戶節省了一年的開發周期。
展開 Stratasys推三款3D打印新品:光固化、選擇性吸收熔融、大型FDM
—Philipp Goetz
德國服務局Goetz Maschinenbau的所有者
Stratasys正嘗試將獲得認證的第三方材料用于H系列打印機。其最初的材料是Stratasys High Yield PA11，這是一種由可持續的環保工藝制成的生物基塑料。
F770 FDM?3D打印機讓你輕松打印大型零件
宣布的第三款新產品是Stratasys F770?3D打印機，其通過工業級FDM技術建立了Stratasys的可重復性和強可靠性的聲譽。這款最新的FDM 3D打印機非常適合大型零件，具有市面上最長的全加熱成型腔，并且成型容積超過368升。
這臺極具性價比的新產品，專為需要標準熱塑性塑料的原型、夾具、固定裝置和工具應用而設計。可溶性支持材料簡化了后處理，而GrabCAD Print?軟件簡化了工作流程，通過MTConnect標準和GrabCAD SDK實現了企業連接。
總部位于威斯康辛州麥迪遜市的Sub-Zero Group一直是F770的beta客戶，該公司開發實驗室主管Doug Steindl表示，這有助于內部進行較大零件的打印，從而節省了30％到40％的成本。
△豪華設備制造商Sub-Zero Group安裝了新的Stratasys F770，用于3D打印非常大的零件。
所有產品的上市速度都很快。我們的3D打印實驗室每六周就要面對一次新產品發布。我們能夠更快地扭轉局面，做到這一點的更好和最快的方法就是擁有盡可能多的內部打印空間，F770正是我們所需要的。
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蘇黎世理工使用FDM 3D打印機和液晶聚合物打印輕質結構方法
來自蘇黎世聯邦理工學院復雜材料和軟材料團隊的研究人員使用廉價的桌面FDM 3D打印機和液晶聚合物開發了一種生物靈感的3D打印輕質結構方法。他們第一次能夠使用單一可回收材料打印物體，其機械性能超過所有其他的可印刷聚合物，甚至可以與纖維增強復合材料競爭。
使用熔融沉積建模的3D打印分層
當需要堅硬的輕質材料時，例如在飛機，車輛和生物醫學植入物中，通常使用纖維增強聚合物結構。盡管它們具有非常高的剛度和強度，但是這種輕質材料需要能量和勞動密集的制造工藝。此外，結果是易碎的，易于損壞并且難以成形和再循環。
研究人員的靈感來自于自然界中可以找到的兩種材料： 蜘蛛絲和木材。蜘蛛絲通過絲蛋白沿纖維方向的高度分子排列獲得其無與倫比的機械性能。通過使用液晶聚合物（LCP）作為FDM原料，研究人員能夠再現這種結構。此外，通過根據環境施加的特定負載條件定制印刷路徑的局部取向來利用各向異性纖維性質。這種設計原理的靈感來自于木材等生活組織在沿著生長和適應環境的整個負載結構中產生的應力線排列纖維的能力。
3D打印的樣本，印刷線跟隨應力線和木結表示的生物靈感
由此產生的3D打印LCP結構展示了分層結構，復雜的幾何形狀和前所未有的剛度和韌性。研究人員表示，事實上，它們比最先進的3D打印聚合物更強大。 “將3D打印的自上而下的成型自由與自下而上的分子控制結合在聚合物取向上的能力開啟了自由設計和實現結構的可能性，而不受當前制造工藝的典型限制。”
展開 “可變噴嘴技術”，重新定義FDM 3D打印
導讀：3D打印技術正在不斷發展，然而FDM技術卻似乎遇到了瓶頸：打印精度和速度始終不盡如人意，比不上SLA技術。但是，可打印的塑料類型卻比SLA的樹脂更多，這就產生了現在的“雞肋”狀況。
△Sculpman噴嘴
2021年10月11日，南極熊獲悉，總部位于比利時的工程初創公司Sculpman正在利用新專利“可變噴嘴技術”推進FDM/FFF 3D打印。Sculpman稱新型打印頭歷經兩年研發，兼具速度和精度。它摒棄了傳統固定尺寸的圓形噴嘴形狀，選擇連續可變開口，沉積寬度能夠達10毫米且沉積表面平坦，能夠打印堅固、精確的聚合物部件，并將打印時間從幾小時縮短到幾分鐘。
△更高擠出速度
FDM的技術限制
材料擠出模式是最常見的3D打印技術，因為易于使用和不斷增加的材料兼容性，這項工藝已被用于高強度汽車模具、非關鍵飛機部件，甚至是車輛部件等。除了PLA和ABS等基本聚合物，這項技術還可以使用PEEK等工程級熱塑性材料，甚至是碳纖維尼龍等纖維增強復合材料。
△Sculpman扁平噴嘴視圖，照片來自 Sculpman
然而，FDM 3D打印技術在很大程度上依賴于固定尺寸的圓形噴嘴。雖然較小的噴嘴尺寸能夠實現超高精度，但因為打印速度太慢而無法用于大型零件。而較大的噴嘴能夠快速打印，但會失去幾何精度。盡管有幾家公司試圖通過更換工具或物理改變噴嘴直徑來改進這項技術，但是由于壁面滑移變化、噴嘴壓力增加、噴嘴和進料器之間缺乏協調等因素，這些改進大多不是很成功。
展開 研究人員開發出用于FDM 3D打印的導電PEEK復合材料
2018年9月10日，從外媒獲悉，來自葡萄牙米尼奧大學、德累斯頓萊布尼茨聚合物研究所和荷蘭歐洲空間研究與技術中心的研究人員聯合開發了一種能夠用于FFF / FDM 3D打印的導電PEEK材料。據悉，研究人員通過添加碳納米管和石墨納米片來生產這種材料，納米管可以使3D打印材料具有一系列材料特性，這次研究人員首次研究其導電性。這是材料史上一次重大突破，為創造復雜的功能性結構開辟了新的途徑。
石墨納米粒子可以改善PEEK材料的熔化特性，使電導率保持在目標水平，并使摩擦系數降低了60％。試驗顯示其有著與長絲相當的極限拉伸強度，雖然斷裂應變和導電性較低，但這可通過3D打印參數優化解決。
值得一提的是，該團隊采用了Victrex的PEEK材料，這是一家專注于高性能、高熱塑性塑料的材料公司。他們使用PEEK顆粒并將其熔化，添加多壁碳納米管和石墨。然后，他們將這種結構重新造粒并將其轉變成可3D打印的1.75毫米長絲。
研究人員將這些納米復合材料擠壓成可用于商用3D打印機的長絲。值得注意的是，每一步加工都有可能會產生導電率較低的復合材料，需要它們保持足夠的導電率（10 S / m）。另外，歐洲研究機構計劃在其衛星中測試這些Peeek 3D打印材料。
（來自：3D虎）
展開 高顏值FDM 3D打印材料，kexcelled與“塑可麗”戰略合作
作為最具創新力的3D打印材料廠商之一，KEXCELLED率先在業內提出了“美學材料”概念。融合顏色（Colour）、材料（Material）、工藝（Finishing）讓消費級的3D打印機具有了全新的、豐富的表現力。在外觀確定的前提下，如何讓產品具有高顏值？是KEXCELLED“美學材料”要提供的價值，而這正好和CMF設計理念不謀而合。
▲加拿大設計師使用KEXCELLED PLA K5M美學材料打印的家居產品。
▲KEXCELLED ABS K5P美學材料打印的人體模型。
▲KEXCELLED PLA K5Magic大理石美學材料。
顏值即正義，近年在消費電子和家電領域廣為流行的CMF概念同樣適用于3D打印。KEXCELLED的“美學材料”系列就是采用FDM技術3D打印過程的CMF設計。隨著消費級3D打印機的迅速普及，消費者越來越不滿足于普通的PLA材料的顏值。如何讓消費者手中的3D打印機不吃灰，能夠輕松打印出高質量的、高顏值產品是KEXCELLED一直在思考的問題，也是研發“美學材料”系列的初衷。2018年開始KEXCELLED正式把“美學材料”作為FDM材料產品線的兩個主要方向之一。
"塑可麗"是錦湖日麗（國內規模前三的塑料改性企業）旗下，塑料領域領先的CMF解決方案品牌。此次合作雙方確定了將在可循環、免噴涂、秸稈復合、植物纖維復合、自然紋理等多個方向和領域進行深度的合作研發。雙方將結合各自資源，致力于將CMF概念全面引入3D打印——CMF for 3D，并實現應用的落地。
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