在尚未見到3D打印機之前，想必您同我一樣想一睹3D打印機的“芳容”，瀏覽關于3D打印機的論壇、貼吧甚至在百度搜索框中輸入“3D打印機”一探3D打印機的究竟。一個個“栩栩如生”的3D打印作品映入眼簾，心里對3D打印產生著這樣或那樣的疑惑。3D打印的模型究竟如何出爐？事實上，3D打印的學名為增材制造技術，相比傳統減材制造技術，增材制造技術是將模型一層層打印出來。就3D打印成型工藝而言五花八門，諸如：FDM、SLA、SLS、SLM、DLP、3DP等，這些成型技術原理不一、各有特色，但無不呈現同一特性，那就是增材制造。之前筆者在《領銜高新技術 國產桌面SLA 3D打印機》系統解析過SLA技術的成型原理。今天，筆者將解開FDM技術成型原理的面紗。

　　●什么是3D打印技術之FDM

　　或許你曾糾結于諸如形象各異的小裝飾品究竟如何出爐，或許你曾苦思憫想搞懂3D打印技術的成型原理。究竟這些精美的打印品如何通過3D打印出現在人們面前？

　　精美的3D打印成品

　　今天我們來揭示作為3D打印成型技術之一的熔融沉積成型技術（FDM）。FDM是“Fused Deposition Modeling”的簡寫形式，即為熔融沉積成型。搞懂FDM成型技術，首先我們需要轉變思維。通常2D打印是在一張紙上（一個平面上）完成打印，而3D打印是完成一個立體模型的打印。FDM，通俗來講就是利用高溫將材料融化成液態，通過打印頭擠出后固化，最后在立體空間上排列形成立體實物。

　　平面數軸（左）立體數軸（右），3D打印是完成立體模型的打印工作

　　FDM是目前3D打印機使用較廣的技術，同時FDM成型技術已被Stratasys公司注冊專利。基于FDM成型技術的機型在中國甚至世界3D打印機市場占有較大的比例。較為著名的FDM 3D打印機有MakerBot Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太爾時代UP！系列、弘瑞3D打印機等。

　　FDM 3D打印機

　　當然作為成型技術的FDM同其它成型技術相比有其固有的優缺點。優點：成型精度高、打印模型硬度好、多種顏色。缺點：成型物體表面粗糙。

　　當我們了解FDM 3D打印技術的時候，我們便不會再云里霧里了。其實，FDM成型技術較為簡單，只要我們仔細想象一下便會明白其中的內涵。那么，一件件精致美觀的3D打印品需要經過哪些步驟出爐的？下一頁，我們將了解3D打印的成型過程。

　　FDM 3D打印技術來源及工藝

　　●FDM歷史來源及成型過程

　　先從熔融沉積成型技術的歷史來源說起。FDM技術出現在二十世紀八十年代末期。1988年，科特克魯姆普發明了FDM（熔融沉積成型技術），次年科特克魯姆普成立了Stratasys公司。1992年，第一臺基于熔融沉積成型技術的3D打印產品出售。FDM成型技術已被Stratasys公司注冊專利。

　　FDM成型原理相對簡單，打印之前FDM 3D打印機內置軟件自動讀取3D模型數據并將其分層。分層之后，經過高溫熔化的液態通過打印頭擠出，擠出后遇冷迅速凝結固化，然后通過打印頭在平面上的擺動以及打印板向下位移形成立體實物。

　　FDM成型原理，打印頭實現一個平面上的移動，打印平臺上下移動實現分層

　　3D打印需要經過3D掃描、3D建模的過程，最終完成3D打印成品。當然，基于FDM成型技術的3D打印機也不例外。除去3D掃描、3D建模過程，就3D打印本身而言，FDM成型技術一般經過以下環節。首先FDM軟件對3D模型數據進行分析、分層，生成打印路徑以及支撐路徑。其次，打印頭和打印平臺會升至3D模型設置的溫度。

　　打印頭（左上）打印平臺（下方），打印開始后打印平臺從上向下運動

　　最后，打印過程中，打印頭在平面上的位移以及打印平臺上下位移會形成一個三維空間，打印頭和打印平臺根據生成的路徑進行打印。在打印過程中，打印頭完成一個平面上的打印任務后，打印平臺自動下降一層，打印頭繼續打印。循環往復直至成品的完成。

　　打印頭，打印時熱熔的液體會從中間細小的孔徑擠出

　　FDM 3D打印機打印過程，當打印頭完成一個層面上的打印后，打印平臺自動向下降，直到成品的完成