任务1.1
熔融沉积成型工艺的历史与发展

1.1.1 熔融沉积成型工艺的历史

1988 年，Scott Crump发明了一种 3D打印技术——熔融沉积成型技术（FDM），利用蜡、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体，随后成立了一家名为Stratasys的公司。

2005 年，英国巴斯大学的Adrian Bowyer发起了开源 3D打印机项目RepRap，目标是通过3D打印机本身，能够制造出另一台 3D打印机。

2007 年，Adrian Bowyer博士在开源 3D打印机项目RepRap中，成功开发出世界首台可自我复制的 3D打印机，代号达尔文（Darwin）。图 1.1.3 为达尔文的下一代机型——孟德尔。由于是开源的技术，其他人可以任意使用并改造这项技术，随着更多人参与改进，此项技术不断进化，3D打印机开始进入普通人的生活。全球最大的桌面级 3D打印机MakerBot就是基于此项技术迅猛发展起来的。

2010 年美国Organovo公司研制出了全球首台 3D生物打印机（图 1.1.4）。这种打印机能够使用人体脂肪或骨髓组织制作出新的人体组织，使得 3D打印人体器官成为可能。

1.1.2 熔融沉积成型工艺的发展前景

FDM工艺是快速成型领域很有特色的工艺方法，与LOM和SLS工艺可并称三大主流技术。快速成型是虚拟制造技术的有力补充，能够直接架通思想与现实的桥梁。美国在 20 世纪 80 年代末提出“90 年代重点发展武器研制系统方法”，该方法强调了阶段的相互关联、阶段信息的双向交流以及反馈，快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术是实现这些目标的有力手段。可以预期，FDM工艺必将在制造业、航空航天业中体现出更高的价值，并得到更迅速的发展。当前FDM快速成型技术的发展趋势是将FDM快速成型与其他先进的设计与制造技术密切结合起来，共同发展。

FDM快速成型技术未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：

1）材料成型和材料制备

随着科学技术的发展，材料和零件要求具有很高的性能，要求实现材料和零件设计的定量化和数字化，实现材料和零件制备的一体化和集成化。

2）生物制造和生长成型

21 世纪是生物科学的世纪，与工程科学相结合特别是与制造科学相结合，基于对不同层次生命活动的理解，生物技术和生物医学工程学能够为人类创造财富并解决人类的健康问题。

3）计算机外设和网络制造

FDM快速成型技术是全数字化的制造技术，FDM快速成型设备的三维成型功能和普通打印机具有共同的特性。

4）FDM快速成型技术与微纳米制造

目前，常用的微加工技术方法在加工原理上属于通过去除材料而实现“由大到小”的去除成型工艺，难以加工三维异形微结构，并且深宽比的进一步增大受到了限制。而FDM快速成型技术根据离散、堆积的降维制造原理，能制造任意复杂形状的结构。 9vEdE+zhvK88AVnZjfhlme1Y/j1ohitys5707L/UmOnnIzW5tYMCq95YjAlZCbFr