PDM（熔融沉积型）工艺系统

运动系统：主流FDM成型设备主要采用两种运动系统结构，一是笛卡尔型，又称XYZ型或Cartesian型；二是并联臂型，又称Delta型或三角洲型。

PDM（熔融沉积型）系统

笛卡尔型：这一系列设备的机械结构与机加工中的数控铣床相类似。

优点：运动结构简单，安装和维修较为容易，机器的成本较低。

缺点：打印精度较差，打印速度较慢。

Reprap系列Prusa i3型3D打印机

并联臂型（俗称三角洲）：连杆将滑块与打印机的喷头相连接，将滑块的运动转化为喷头的运动，通过连杆本身的刚度来完成对打印喷头的牵引，进而实现整个运动的控制。 其数学原理实际上还是笛卡尔坐标系，只是通过三角函数将XY坐标映射到三台垂直的轴上去。因为是采用三个并联臂的设置，电机只需要运动更短的距离就能让喷头改变更大的距离。同时还拥有更大的加速度，相对普通的笛卡尔性速度的改变对精度的影响更小。

优点：打印体积更大、打印速度更快、精度更高，组装简便，价格低廉。

缺点：占用的空间较大，平台的尺寸受限制不可能无限制的放大缩小，稳定性较差。

Reprap Kossel型3D打印机

挤出机构：根据塑化方式的不同分为气压式、螺杆式和柱塞式。

1）气压式

优点：无需制丝，成型材料广泛，成本较低。

缺点：受材料粘度影响较大，打印精度低。

气压式挤出机构

2）螺杆式

优点：成型效率高、工艺过程稳定性高，成型材料广泛。

缺点：更换喷头非常麻烦，螺杆清洗十分困难，维护成本较高。

螺杆式挤出机构

3） 柱塞式

柱塞式挤出结构简单，方便日后维护与更换，成本低廉，有固定间距式、弹簧可调节式和自适应式。

固定间距式

优点：结构简单，实现较为容易。

缺点：料丝易堵塞。

固定间距式

弹簧可调节式

优点：避免堵塞。

缺点：整体结构不够紧凑，换丝过程比较困难。

弹簧可调节式

自适应式

优点：结构紧凑，换丝和退丝方便。

缺点：相对前两种构造复杂

自适应式

理想的喷头应该满足以下要求：

1.材料能够在恒温下连续稳定地挤出；

2.材料挤出具有良好的开关响应特性以保证成型精度；

3.材料挤出速度具有良好的实时调节响应特性；

4.挤出系统的体积和重量需限制在一定的范围内；

5.足够的挤出能力，能够满足高速扫描的要求。

FDM控制系统硬件结构示意图

快速成型软件系统的三层结构