3.4　成形材料與支撐材料

熔融沉積式快速成形制造技術的關鍵在于熱融噴頭，合適的噴頭溫度能使材料擠出時既保持一定的形狀又具有良好的黏結性能，但熔融沉積快速成形制造技術的關鍵也不是僅僅只有這一個，成形材料的相關特性（如材料的黏度、熔融溫度、黏結性以及收縮率等）也會大大影響整個制造過程。一般來說，熔融沉積工藝使用的材料分別為成形材料和支撐材料。

3.4.1　熔融沉積快速成形對成形材料的要求

FDM工藝對成形材料的要求是熔融溫度低、黏度低、黏結性好、收縮率小。

①材料的黏度要低　低黏度的材料流動性好，阻力小，有利于材料的擠出。若材料的黏度過高，流動性差，將增大送絲壓力并使噴頭的啟停響應時間延長，影響成形精度。

②材料熔融溫度要低　低熔融溫度的材料可使材料在較低溫度下擠出，減少材料在擠出前后的溫差和熱應力，從而提高原型的精度，延長噴頭和整個機械系統的使用壽命。

③材料的黏結性要好　黏結性的好壞將直接決定層與層之間黏結的強度大小，進而影響零件成形以后的強度。若黏結性過低，在成形過程中很容易造成層與層之間的開裂。

④材料的收縮率要小　在擠出材料時，噴頭需要對材料施加一定的壓力。若材料收縮率對壓力較敏感，會造成噴頭擠出的材料絲直徑與噴嘴的直徑相差太大，影響材料的成形精度，導致零件翹曲、開裂。

3.4.2　熔融沉積快速成形對支撐材料的要求

FDM工藝對支撐材料的要求是能夠承受一定的高溫、與成形材料不浸潤、具有水溶性或者酸溶性，具有較低的熔融溫度，流動性要特別好。

①能承受一定的高溫　支撐材料與成形材料需要在支撐面上接觸，故支撐材料需要在成形材料的高溫下不產生分解與熔化。

②與成形材料不浸潤　加工完畢后支撐材料必須去除，故支撐材料與成形材料的親和性不應太好。

③具有水溶性或者酸溶性　為了更快地對復雜的內腔、孔等原型進行后處理，就需要支撐材料能在某種液體里溶解。

④具有較低的熔融溫度：較低的熔融溫度可使材料能在較低的溫度下擠出，延長噴頭的使用壽命。

⑤流動性要好　支撐材料不需要過高的成形精度。為了提高機器的掃描速度，就需要支撐材料具有很好的流動性。

FDM工藝成形材料的基本信息及特性指標分別如表3-1和表3-2所示。