摘要：凭借着成型简单、低成本、易于操作、成型材料选择广泛等诸多优势，熔融沉积成型（Fused deposition modeling， FDM）技术在越来越多的领域发挥着重要的作用。然而，过低的成型效率是该技术进一步发展的一大瓶颈。在权衡成型效 率与填充质量的基础上，从运动学的角度对 FDM 控制系统中对成型效率产生影响的环节进行分析，并为提高成型效率提出 可行性建议，重点研究 FDM 技术中的运动控制方法。基于分析结果提出通过优化填充路径的方法来提高成型效率而不会影 响制件的质量，生成的填充路径充分考虑了设备成型过程中的动力学特性，避免加工过程中的频繁加减速从而加快成型过 程，提高加工效率。该方法可以有效地减少加工时间，提高成型效率。
关键词：熔融沉积；运动控制；成型效率；填充质量
0 引言
增材制造是一种基于三维数字化模型通过材料的逐层 叠加来制造零件的加工方法，其最大优势在于可快速制造 成型任意复杂的三维几何结构，被广泛应用于新产品开发、 单件小批量以及个性化产品的制造。根据采用的成型工艺 与材料，增材制造工艺可划分为多种类型，其中熔融沉积 成型是一种工艺简单、操作要求低、材料利用率高的成型 工艺，该工艺目前在新产品研发、生物医疗中三维模型制 造、新材料新工艺等多个领域都得到了较为广泛的应用。 目前制约该技术进一步发展与推广的一个突出的问题是过 低的成型效率，作为与传统加工方式截然相反的加工工艺， 熔融沉积成型通过点到线，线形成面，面构成体的方式来 构建三维实体，这种成型原理从本质上决定了过长的成型 时间是该技术难以避免的一个技术难点[1]。
为提高熔融沉积成型的加工效率，广大研究人员从多 个角度对该问题进行了研究。在三维模型进行增材制造之 前需要对其切片，即根据一定的层厚分布规律将三维实体 模型离散成一组相互平行的二维平面。一般来说，同一个 模型切片得到的层片数目越多，所需的成型时间越长，加 工效率则越低，反之亦然。所以通过增加层厚可以来减少 层片的数目，从而可以在一定程度上减少成型时间，但是 过大的层厚会影响制件的成型质量，带来严重的阶梯效应， 制件表现质量较差[2]。因此，有研究人员提出采用自适应 切片的策略，根据模型中不同位置的几何特征确定切片的 层厚，从而可以兼顾成型效率与填充质量[3]。
作者：王军，金育安，易利军