FDM 与 FFF：3D 打印技术的专家比较

FDM 定义以及与 FFF 的比较

FDM首先由S. Scott Crump开发，并于1989年由Stratasys获得专利。它是最早的3D打印工艺之一。 FDM 使用常见的制造材料和添加剂来制作精确的模型。由于 FFF 的生产质量，大多数专业制造商更喜欢 FDM 而不是 FFF。 FDM 模型比 FFF 零件更可能满足严格的要求。

FDM 使用 X-Y 传输机构来移动包含温控挤出机的打印头。它在工作台上平移，工作台本身在 Z（垂直）轴上移动。挤出机以零件 2D 横截面的图案释放半熔融聚合物长丝。每个横截面“切片”都应用于下面的横截面“切片”。该部件由相互粘合的原料聚合物长丝线构成。除了先进的机械之外，FDM 与 FFF 之间的另一个区别是其加热室。整个打印环境保持在聚合物的玻璃化转变温度附近，以减轻打印过程中的构建应力。与 FFF 相比，这会带来更高的精度和更少的扭曲模型。

FDM 设备比 FFF 更适合办公室使用，因为它包含烟雾并且机器需要的维护更少。最小壁厚也是 FDM 与 FFF 的区别。 FFF 系统通常使用较大的灯丝，因此它们的 x-y 分辨率较低。根据经验，最小实际壁厚等于三倍细丝直径，因此 FFF 需要更厚的壁才能使其结构稳定。

有关更多信息，请参阅我们关于什么是 FDM 打印的文章。

FFF 定义以及与 FDM 的比较

FFF 起源于 2009 年，当时 Stratasys 专利到期。 Rep-Rap 是第一家利用该技术的公司。他们通过易于使用的廉价机器普及了家庭 3D 打印。自此，FFF 机器的范围不断扩大。在操作上，FFF 机器使用简单，适合放在桌子上，并且操作费用低。

FFF 采用与 FDM 相同的工艺。它使用加热喷嘴或挤出机将多层长丝施加到平面打印床上。 FFF 和 FDM 之间的主要区别是缺乏加热的打印环境。 FDM 的加热室有助于控制零件的温度并减少成品中的残余应力。 FFF 机器中不受控制的温度导致其结果不太准确且更容易出现偏差。

FFF与FDM相比有哪些优势？

下面概述了 FFF 相对于 FDM 的优势：

1. FFF 机器比 FDM 更便宜。 FFF 的定价适合家庭/爱好使用。
2. FFF 系统比 FDM 系统更小，因此更适合家庭或小型办公室。
3. FFF 的电力需求低于 FDM。

与 FDM 相比，FFF 的缺点是什么？

以下列出了 FFF 与 FDM 相比的缺点：

1. FFF 打印的零件质量较低；它们的孔隙更多，表现出“Z 步”，并且不能包含特别小的、详细的特征。
2. FFF 打印部件容易变形和翘曲，尤其是在较大的模型上。
3. FFF 机器会产生难闻的烟雾，而 FDM 机器在封闭的室内含有此类烟雾。

FDM 相对于 FFF 的关键优势是：构建的分辨率（更好看、更准确的模型），以及降低因随意温度环境而导致的变形和孔隙率风险。

FDM 与 FFF：技术比较

FDM 机器结构精良、坚固耐用、功能强大且几乎不需要维护。另一方面，FFF 机器的范围从基本的开放式框架类型到看起来像“婴儿”FDM 机器的专业设备。两种技术都使用类似的 X-Y-Z 导轨和步进电机。然而，刚度是模型分辨率/质量的一个重要因素。较重的机器可以打印更好的模型，因为它们的机械和热稳定性更高。

FDM 与 FFF：材料比较

FDM 和 FFF 机器都可以使用多种材料，包括许多适合大规模生产的材料。然而，FDM 机器可以更好地控制喷嘴温度。它们可以处理熔点较高的工程聚合物。它们在长丝中添加添加剂后效果也更好。

FDM 与 FFF：产品应用比较

FFF 制作多孔、低强度、低分辨率的模型。这些适用于形状和感觉评估，但不适用于操作或防水部件。另一方面，FDM 零件的各层融合得更完全，并且超过了 FFF 零件的强度。这使得 FDM 打印的零件更适合工程模型。

FDM 打印机还接受更广泛的线材属性，包括熔化温度和添加剂。如果用于原型制作，这意味着模型将更接近成品。 FFF 打印机不适合精细功能的模型构建。他们根本无法生产出小特征。 

FDM 与 FFF：打印量比较

FDM系统的设计符合专业标准；他们更高的成本应该被更高质量的产品所抵消。这些机器的体积范围为 305 x 305 x 254 毫米 (X-Y-Z) 至 914 x 914 x 609 毫米。相比之下，典型的 FFF 机器运行的构建空间在 150 x 150 x 150 毫米到 600 x 600 x 600 毫米之间。大多数 FFF 机器都很小，但仍难以生产出在整个 Z 轴范围内质量保持一致的模型。 FFF打印机的尺寸精度相对较差，并且其部件容易变形。

FDM 与 FFF：表面光洁度比较

在这两者中，FDM 零件通常使用更细的长丝原料和更小的 Z 步长来制造，因此它们的表面光洁度更令人印象深刻。 FFF 原料的直径较大，因此生成的零件分辨率较低，并且各层也不会融合。

FDM 与 FFF：成本比较

FDM 机器通常针对专业市场，高级工业级的价格从 2,500 美元到 25,000 美元左右不等。这反映了高构建质量、刚性运动轴以及全天打印而没有问题的能力。虽然 FFF 机器开始进入专业用途，但它们更多的目标是轻型、业余爱好和家庭用途。价格通常为 500 美元起。

FDM 和 FFF 的相互替代方案是什么？

下面列出了 FDM 和 FFF 的相互替代方案：

1. SLS： SLS（选择性激光烧结）的工作原理是将聚合物粉末层滴到床/模型上。然后激光熔化颗粒，将它们融合在一起。  与 FDM 和 FFF 一样，SLS 用热塑性塑料制造零件。
2. SLA： SLA（立体光刻）使用紫外激光固化液态光聚合物材料。它逐层构建塑料零件，与 FDM 和 FFF 非常相似，但零件是倒置的。模型从液体光聚合物储存器中“出现”。 

FDM 和 FFF 有何相似之处？

FDM 和 FFF 的相似之处如下：

• 两种系统均使用在应用时熔化的长丝原料。喷嘴一次构建一个 2D 层。
• 两个系统均采用有用的聚合物材料。然而，打印工艺的性质将最终部件限制为材料固有强度的 10-40%。
• 这两个系统都在某种程度上难以重现小特征和功能组件。

除了FFF之外，FDM还有哪些其他比较？

以下打印技术与 FDM 有一些相似之处：

• FDM 与 MJF： MJF（多喷射融合）是一种粉末床 3D 打印技术。它与 FDM 相似，都生产塑料零件。 MJF 和 FDM 也使用热量来生产最终零件。热量将塑料粘合在一起。 要了解更多信息，请参阅我们有关 FDM 与 MJF 的完整指南。

除了 FDM 之外，FFF 还有哪些其他比较？

其他与 FFF 类似的技术有：

• FFF 与 DLP： DLP（数字光处理）机器将每个 2D 切片的 UV 图像连续投影到光聚合物树脂中。与固体表面接触的发光树脂区域随后固化并成为固体结构的一部分。该设备很简单，并且越来越接近业余爱好，尽管过程（包括后固化）可能相当混乱。
• FFF 与 CLIP： CLIP（连续液体界面生产） 使用 FFF 等低成本设备生产简单零件。然而，与 DLP 一样，CLIP 系统需要后固化步骤来完成模型。

迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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