一、FDM 3D打印技術的發展歷程

FDM工藝（FDM 3D打印技術，下文簡稱為FDM、FDM技術），英文全稱為：Fused Deposition Modeling，中文譯為熔融沉積成型，俗稱熔融擠出成型工藝。

1988年，科特克·魯姆普(Scott Crump)發明了FDM技術，次年Scott Crump成立了Stratasys公司。

有關FDM 3D打印技術發明過程的故事：1988年的一天，FDM發明人Scott Crump欲親手為女兒做一只玩具青蛙，他將聚乙烯和蠟燭的混合物裝入一個噴膠槍中，通過一層一層堆疊，做出玩具青蛙的形狀。此舉激發Scott Crump提出疑問：如果將噴膠槍固定在機械手臂上，該制作過程是否可以實現自動化？為解決這個問題，Scott Crump購買了一臺數字制圖設備，經過一年的研究，發明了FDM 3D打印技術。

1992年，Stratasys公司推出了世界上第一臺基于FDM技術的3D打印機——3D造型者(3D Modeler)，這也標志著FDM技術進入商用階段。由于FDM工藝不需要激光系統支持，成型材料多為ABS、PLA等熱塑性材料，因此性價比較高，是桌面級3D打印機廣泛采用的技術路徑。

2009年FDM關鍵技術專利過期，基于FDM的3D打印公司開始大量出現，行業迎來了快速發展期，相關設備的成本和售價也大幅降低。數據顯示，專利到期后桌面級FDM打印機的價格從超過1萬美元下降至幾百美元，銷售數量從幾千臺上升至幾萬臺。

二、FDM 3D打印技術的原理

FDM工藝的材料一般是熱塑性材料，以絲狀供料。材料在噴頭內被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料粘結。每一個層均在前一層的基礎上堆積，前一層對當前層起到定位和支撐的作用。

隨著堆疊高度的增加，層片輪廓的面積和形狀均會發生變化。當形狀發生較大的變化時，前一層輪廓不能給當前層提供充分的定位和支撐，需要設計一些輔助結構——“支撐”，“支撐”結構對后續層提供定位和支撐，以保證成型過程的順利實現。“支撐”結構會在后處理過程中被去除。

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圖片來源：學堂在線《解密3D打印》

三、FDM 3D打印技術使用的材料

FDM技術常用材料：蠟、ABS、PC、PLA、尼龍。

FDM技術制件性能：相當于工程塑料或蠟模。

一般，FDM技術的原材料形狀為絲狀，絲狀材料供料優點：

（1）成本低； （2）與其他材料相比更干凈； （3）易于更換、保存，不會形成粉末或液體污染。 絲狀材料供料缺點： FDM打印耗材對絲線的要求比較嚴格，材料經過齒輪卷進噴頭，齒輪和固定輪之間的距離是恒定的。若絲線太粗，則會造成無法送絲或損壞送絲機構；若絲材太細，送絲機構感應不到絲材的存在。因此要求絲材具有固定的規格，規格包括直徑1.75mm和3mm兩種。絲狀材料的缺點限制了FDM技術可使用材料的種類。

四、FDM 3D打印技術的特點

FDM技術的優點：

（1）原理相對簡單，無需激光器等貴重元器件； （2）是最早實現開源的3D打印技術，用戶普及率高； （3）對使用環境幾乎沒有限制，可在家或辦公室使用； （4）原材料以卷軸絲的形式提供，易于運輸和更換； （5）打印成品強度、韌性都很高。

FDM技術的缺點:

（1）噴頭采用機械式結構，打印速度慢； （2）尺寸精度較差，表面相對粗糙； （3）需要設計和制作支撐結構，打印復雜結構模型時，支撐結構難以去除。

審核編輯：劉清