3.4　成形材料与支撑材料

熔融沉积式快速成形制造技术的关键在于热融喷头，合适的喷头温度能使材料挤出时既保持一定的形状又具有良好的黏结性能，但熔融沉积快速成形制造技术的关键也不是仅仅只有这一个，成形材料的相关特性（如材料的黏度、熔融温度、黏结性以及收缩率等）也会大大影响整个制造过程。一般来说，熔融沉积工艺使用的材料分别为成形材料和支撑材料。

3.4.1　熔融沉积快速成形对成形材料的要求

FDM工艺对成形材料的要求是熔融温度低、黏度低、黏结性好、收缩率小。

①材料的黏度要低　低黏度的材料流动性好，阻力小，有利于材料的挤出。若材料的黏度过高，流动性差，将增大送丝压力并使喷头的启停响应时间延长，影响成形精度。

②材料熔融温度要低　低熔融温度的材料可使材料在较低温度下挤出，减少材料在挤出前后的温差和热应力，从而提高原型的精度，延长喷头和整个机械系统的使用寿命。

③材料的黏结性要好　黏结性的好坏将直接决定层与层之间黏结的强度大小，进而影响零件成形以后的强度。若黏结性过低，在成形过程中很容易造成层与层之间的开裂。

④材料的收缩率要小　在挤出材料时，喷头需要对材料施加一定的压力。若材料收缩率对压力较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷嘴的直径相差太大，影响材料的成形精度，导致零件翘曲、开裂。

3.4.2　熔融沉积快速成形对支撑材料的要求

FDM工艺对支撑材料的要求是能够承受一定的高温、与成形材料不浸润、具有水溶性或者酸溶性，具有较低的熔融温度，流动性要特别好。

①能承受一定的高温　支撑材料与成形材料需要在支撑面上接触，故支撑材料需要在成形材料的高温下不产生分解与熔化。

②与成形材料不浸润　加工完毕后支撑材料必须去除，故支撑材料与成形材料的亲和性不应太好。

③具有水溶性或者酸溶性　为了更快地对复杂的内腔、孔等原型进行后处理，就需要支撑材料能在某种液体里溶解。

④具有较低的熔融温度：较低的熔融温度可使材料能在较低的温度下挤出，延长喷头的使用寿命。

⑤流动性要好　支撑材料不需要过高的成形精度。为了提高机器的扫描速度，就需要支撑材料具有很好的流动性。

FDM工艺成形材料的基本信息及特性指标分别如表3-1和表3-2所示。

表3-1　FDM工艺成形材料的基本信息

表3-2　FDM工艺成形材料的特性指标