3、FDM工艺与三维输入系统：热耗散及捏合手势的研究

FDM工艺与三维输入系统：热耗散及捏合手势的研究

FDM工艺中热耗散对长丝成型质量的影响

Fused Deposition Modeling（FDM）在增材制造领域应用广泛，它将热塑性材料以熔融长丝的状态从喷嘴挤出，按指定路径逐层沉积在基板或平台上，构建三维实体。相邻长丝的结合依赖热能和表面电位。目前，FDM商用机器通常使用ABS塑料，从熔融到固化有粘流态、橡胶态和玻璃态三种状态，橡胶态和玻璃态之间的转变温度为玻璃化转变温度（Tg）。由于大分子链在短时间热驱动下无法完全穿过界面，只能部分主链与界面和相邻长丝的大分子链相互作用产生内聚力，所以FDM制造的三维实体的粘合强度低于材料的固有拉伸强度。同时，长丝相变过程中的收缩和变形会影响三维实体的尺寸精度，这与粘合表面的温度变化密切相关。

粘合长丝的强度理论

基于扩散焊接的理论模型，有研究提出了FDM长丝粘合强度的准则（公式1），以及通过试验得出的FDM长丝粘合强度与该准则的关系（公式2）。
[
\psi = \int_{0}^{\infty} \xi(T) \cdot e^{-\frac{k}{T}} dt
]
[
\xi(T) =
\begin{cases}
1, & T \geq T_c \
0, & T < T_c
\end{cases}
]
其中，$\psi$是结合势，$T$是界面温度，$k$是结合势常数，$t$是扩散时间，$T_c$是实现有效粘合长丝的临界温度，对于ABS长丝，$T_c = T_g$。
[
\sigma = \alpha \cdot e^{-\frac{\