熔融沉積制造 〔 FDM-Fused Deposition Modeling〕又稱材料選擇性溶覆、熔融擠出成模（MEM-Melted Extrusion Molding ）或簡(jiǎn)稱熔積成型。研究這種工藝的主要有Stratasys 公司和Med Modeler公司并且這種技術(shù)以美國(guó)Stratasys公司開發(fā)的產(chǎn)品制造系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。

    1）工作原理
 

    絲狀成型材料和支撐材料由供絲機(jī)構(gòu)送至各自對(duì)應(yīng)的噴頭，并在噴頭中加熱至熔融態(tài)，另外加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下按照相關(guān)截面輪廓的信息作X-Y平面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)擠壓并控制液體流量，使粘稠液體均勻地鋪撤在斷面層上。這樣成型材料和支撐材料就被選擇性地涂彼在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成截面輪廓，一層成型完成后，噴頭上升一截面層的高度再進(jìn)行下一層的涂覆如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品。

    2）系統(tǒng)組成

  以清華大學(xué)推出的 MEM--250 為例說明。該制造系統(tǒng)主要包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)供料系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)承載加工為主，另一部分以電氣運(yùn)動(dòng)控制和溫度控制為主。

  機(jī)械系統(tǒng)

    MEM--250 機(jī)械系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)、噴頭、成型室、材料室、控制室和電源室等單元。其機(jī)械系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)單元相互獨(dú)立。如運(yùn)動(dòng)單元只完成掃描和升降動(dòng)作，而且整機(jī)運(yùn)動(dòng)精度只決定于運(yùn)動(dòng)單元的精度，與其他單元無關(guān)。因此每個(gè)單元可以根據(jù)其功能需求采用不同的設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)單元和噴頭單元對(duì)精度要求較高，其部件的選用及零件的加工都要特別考慮。電源室和控制室需要具有防止干擾和抗干擾功能，應(yīng)采用屏蔽措施。

   基于PC總線的運(yùn)動(dòng)控制卡能實(shí)現(xiàn)直線、圓弧插補(bǔ)和多軸聯(lián)動(dòng)。PC總線的噴頭控制卡用于完成噴頭的出絲控制，具有超前和滯后動(dòng)作補(bǔ)償功能。噴頭控制卡與運(yùn)動(dòng)控制卡能夠協(xié)同工作，通過運(yùn)動(dòng)控制卡的協(xié)同信號(hào)控制噴頭的啟停和轉(zhuǎn)向。

   制造系統(tǒng)配備了三套獨(dú)立的溫度控制器，分別檢測(cè)與控制成型噴嘴、支撐噴嘴和成型室的溫度。為了適應(yīng)對(duì)控制長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作下高可靠性的要求，整個(gè)控制系統(tǒng)采用了多微處理機(jī)二級(jí)分布式集散控制結(jié)構(gòu)，各個(gè)控制單元具有故障診斷和自修復(fù)功能，使故障的影響局部化。由于采用了PC總線和插板式結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有組態(tài)靈活、擴(kuò)展容量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

   該系統(tǒng)關(guān)鍵部件是噴頭，這里以上海富力奇公司推出的TSJ系列快速成型機(jī)（如圖3-7所示）為例介紹了一下噴頭的結(jié)構(gòu)。噴頭內(nèi)的螺桿與送絲機(jī)構(gòu)用可沿R方向旋轉(zhuǎn)的同一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)外部計(jì)算機(jī)發(fā)出指令后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿，同時(shí)，又通過同步齒形帶傳動(dòng)與送料輥將塑料絲送入成型頭，在噴頭中，由于電熱棒的作用，絲料呈熔融狀態(tài)，并在螺桿的推擠下，通過銅質(zhì)噴嘴涂覆在工作臺(tái)上。