3D 打印简介

什么是 FDM 3D 打印？

熔融沉积建模（FDM）是全球家庭中最常用的 3D 打印形式。该工艺涉及将熔化的热塑性材料逐层挤出，每层在添加下一层之前冷却并固化。

FDM 是一种增材制造方法，与 CNC 铣削等减材工艺相反。FDM 不从实心块上切削出零件，而只使用零件本身所需的材料，除非用于悬垂部位的支撑结构。这些支撑在打印后会被移除并丢弃。

FDM 打印的独特性主要体现在三个关键领域：所用材料、将 3D 模型转换为 G-code 指令的切片软件以及挤出系统。其他组件如电机和控制板并非 FDM 所独有，而是在许多数字制造方法中通用。

FDM 打印的优点

FDM 打印被认为是最经济且最易获得的 3D 打印方法之一。与 SLA 或树脂打印等其他技术相比，机器和材料的成本更具优势。尽管近年来树脂打印机的价格有所下降，但它们通常提供更小的构建体积、耗材更昂贵且整体不如 FDM 易用。

FDM 可用的材料种类繁多。选项包括柔性耗材、碳纤维混合材料、尼龙、聚碳酸酯、抗紫外线和耐候材料。许多高温材料也可用，尽管它们通常需要封闭且主动加热的环境。市场上有数百种丝料类型——每种都提供不同的特性，如强度、柔韧性和耐热性——只要打印机配备兼容的挤出机和热端，几乎可以找到适用于任何应用的材料。

与基于树脂的打印工艺相比，FDM 也更清洁且更易使用。它避免了有毒化学品的处理，通常需要更少的后处理。这使得 FDM 对初学者更友好，也更适合休闲或家庭使用。

理解 FDM 打印中的轴向运动

在 FDM 3D 打印中，轴的命名对具有几何或一般力学背景的人可能显得不熟悉。X 轴让工具左右移动，Y 轴使其前后移动，Z 轴控制垂直移动。尽管看起来可能不直观，这种命名约定在 3D 打印社区中是标准的。

最常见的轴配置基于笛卡尔（Cartesian）和 CoreXY 设计。笛卡尔打印机由各自的步进电机独立控制每个轴。通常，构建平台在 Y 方向移动，而热端在 X 方向移动。整个滑架在 Z 方向移动。这类打印机通常被称为“床式摆动（bed slinger）”。

“床式摆动”打印机的俯视图

一些机器，例如 Ender 5 系列，采用笛卡尔风格的电机运动但具有垂直移动的构建平台。为了简便，这些通常被归为“龙门式（gantry-style）”打印机。一般来说，床在 Z 轴上垂直移动的打印机被视为龙门式，而床在 Y 轴上前后移动的打印机被视为笛卡尔风格，或更通俗地称为“床式摆动”。

CoreXY 机器的不同之处在于 X 和 Y 轴通过由两个步进电机驱动的皮带系统同步。这允许更平滑的运动、减少 Z 方向摆动并提高稳定性——尤其是在更高速打印时。由于这些优势，CoreXY 打印机越来越受欢迎，现在可见于如 Bambu Lab X1 和 P1 系列的机型中。

例如 A1 和 A1 Mini 等打印机继续使用笛卡尔风格的配置，被称为“床式摆动”。

Delta 打印机基于完全不同的原理运行，使用三个呈三角形排列的臂将挤出头定位在打印床上方。虽然它们可以实现高速打印和出色的打印质量，但它们需要更高的机架，且比笛卡尔或 CoreXY 方案不那么紧凑。由于空间和安装要求，这类机器的使用较少，但它们能够取得优秀的打印效果。

挤出机类型：直驱与 Bowden

FDM 打印机使用两种挤出机类型之一：直驱（direct drive）或 Bowden。直驱挤出机将丝料直接由安装在打印头上的电机送入热端。相比之下，Bowden 挤出机使用远程电机将丝料通过 PTFE 管推送到热端。

Bowden 系统减轻了打印头的重量，允许更快的移动。然而，它们在处理如 TPU（柔性丝料）等材料时可能存在困难，且通常需要精确调校回抽设置以避免拉丝。直驱挤出机提供更好的精度、更容易使用柔性材料，并且通常具有更好的挤出控制。

最近行业进展（如振动补偿）已使直驱系统的重量劣势不那么显著。因此，现在更多制造商开始提供带直驱配置的经济机型，Bowden 配置变得不那么常见。

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