3D 打印入门

什么是 FDM 3D 打印？

熔融沉积成型（FDM）是全球家庭中应用最广泛的 3D 打印形式。这一过程是将熔化的热塑性材料一层一层挤出成型，使每一层在添加下一层之前先冷却并固化。

FDM 是一种增材制造方法，与 CNC 铣削等减材工艺相反。它不会从实心材料块中切削去除材料，而是只使用零件本身所需的材料，唯一例外是用于悬垂部分的支撑结构。这些支撑在打印完成后会被移除并丢弃。

FDM 打印的独特性主要体现在三个关键方面：所使用的材料、将 3D 模型转换为 G-code 指令的切片软件，以及挤出系统。电机和控制板等其他组件并非 FDM 所独有，在许多数字制造方法中都很常见。

FDM 打印的优势

FDM 打印被认为是最经济且最易获得的 3D 打印方式之一。与 SLA 或树脂打印等其他技术相比，无论是机器还是材料都更具成本效益。虽然近年来树脂打印机价格有所下降，但它们通常成型体积更小、耗材更昂贵，而且一般不太易用。

FDM 可用的材料种类非常丰富。可选材料包括柔性丝材、碳纤维混合材料、尼龙、聚碳酸酯，以及抗紫外线、耐候等材料。许多高温材料也可获得，不过它们通常需要封闭且主动加热的环境。市场上有数百种丝材类型——每种都具有独特特性，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，就几乎能找到适用于任何应用的材料。

与树脂类打印工艺相比，FDM 也更加干净、易用。它无需接触有毒化学品，且通常后处理更少。这使得 FDM 更适合初学者，也更适合休闲或家庭使用。

了解 FDM 打印中的轴运动

在 FDM 3D 打印中，对于有几何学或一般机械背景的人来说，轴向可能会显得不太熟悉。X 轴使工具左右移动，Y 轴使其前后移动，Z 轴控制垂直运动。虽然这看起来可能有些反直觉，但这种命名方式在 3D 打印社区中是标准做法。

最常见的轴配置基于笛卡尔和 CoreXY 设计。笛卡尔式打印机的各轴分别由各自的步进电机独立控制。通常，打印平台沿 Y 方向移动，而热端沿 X 方向移动。整个滑架沿 Z 方向移动。这类打印机通常被称为“床摇式（bed slinger）”。

“床摇式”打印机的俯视图

某些机器，例如 Ender 5 系列，采用笛卡尔式电机运动，但打印平台是垂直移动的。为简化起见，这类机器通常被归入“龙门式”打印机。一般来说，打印床沿 Z 轴垂直移动的打印机被视为龙门式，而打印床沿 Y 轴前后移动的打印机则被视为笛卡尔式，或者更通俗地称为“床摇式（bed slingers）”。

CoreXY 机器的不同之处在于，X 轴和 Y 轴通过由两个步进电机驱动的皮带系统同步。这使运动更加平稳、减小 Z 轴抖动，并提高稳定性——尤其是在更快打印时。由于这些优势，CoreXY 打印机正变得越来越受欢迎，如今已可见于 Bambu Lab X1 和 P1 系列等机型中。

A1 和 A1 Mini 等打印机仍采用笛卡尔式配置，被称为“床摇式（bed slingers）”。

Delta 打印机的工作原理完全不同，它使用三条呈三角形排列的机械臂将挤出机定位在打印床上方。虽然它们可以提供高速打印和出色质量，但需要更高的框架，且不如笛卡尔式或 CoreXY 方案紧凑。由于空间和设置要求，这类机器的使用远不如前两者常见，但它们依然能够取得出色的效果。

挤出机类型：直驱与 Bowden

FDM 打印机使用两种挤出机类型之一：直驱式或 Bowden 式。直驱挤出机将丝材直接从安装在打印头上的电机送入热端。相比之下，Bowden 挤出机则使用远端电机，通过 PTFE 管将丝材推送到热端。

Bowden 系统减轻了打印头重量，从而允许更快的运动。然而，它们在处理 TPU 等材料（柔性丝材）时可能会遇到困难，并且通常需要精确调整回抽设置以避免拉丝。直驱挤出机则提供更高的精度、更易处理柔性材料，并且通常具有更好的挤出控制。

近期行业进步，例如振动补偿，已经使直驱系统的重量劣势变得不那么重要。因此，越来越多制造商开始提供配备直驱结构的经济型机型，而 Bowden 配置则变得越来越少见。

了解更多关于 挤出机.

总结

• 熔融沉积成型（FDM）是一种增材 3D 打印工艺，它将熔化的热塑性材料一层一层挤出成型，并允许每层在添加下一层之前先固化。
• 与 CNC 铣削等减材方法不同，FDM 只使用零件所需的材料以及临时支撑，因此更高效、浪费更少。
• FDM 打印依赖三个主要因素：丝材材料、生成 G-code 的切片软件，以及挤出系统；电机等其他组件则与其他制造类型共享。
• 它是最经济且最易获得的 3D 打印方法，提供从柔性、增强型到高温丝材在内的广泛材料，既适合爱好者，也适合专业人士。
• FDM 打印机有几种运动系统：笛卡尔式（“床摇式”）、龙门式、CoreXY（通过皮带驱动同步以实现更平稳的运动）和 Delta 式（三角机械臂定位以实现速度和精度）。
• 挤出机分为直驱式（电机连接在热端上，便于控制柔性丝材）和 Bowden 式（远程电机，带来更轻、更快的运动）；现代改进更青睐直驱方案，因为它更具通用性。