FDM(熔融沉积成型)3D打印技术是由美国学者斯科特·克伦普(Scott Crump)于1988年发明的。当时,克伦普为了给女儿制作玩具青蛙,将聚乙烯和烛蜡混合物装进喷胶枪,通过一层一层堆叠做出青蛙形状,由此产生灵感。随后经过一年研发,成功发明FDM技术,并于1989年与妻子丽萨·克伦普(Lisa Crump)联合创立了Stratasys公司,1992年4月,Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——“3D造型者(3D Modeler)”,标志着FDM技术步入商用阶段。2009年FDM关键技术专利到期后,各种基于FDM技术的3D打印公司大量涌现,该技术也成为了消费级桌面3D打印机的核心技术之一。
1.发明时间与背景
1988年,Scott Crump在尝试制作玩具青蛙模型时,使用蜡笔和热胶枪进行实验,萌生了通过逐层堆积热塑性材料实现快速成型的想法。
1989年,他正式开发并完善了FDM技术原理,随后申请了专利。
2.商业化与公司创立
1992年,Scott Crump与妻子共同创立Stratasys公司,并推出了全球首台商用FDM 3D打印机“3D Modeler”。
Stratasys公司成为FDM技术的核心推广者,推动了该技术在工业、医疗、教育等领域的应用。
3.技术原理
FDM的核心是将丝状热塑性材料(如ABS、PLA)加热至熔融状态,通过计算机控制的喷头逐层堆积成型:
双材料系统:使用实体材料构建模型,支撑材料提供临时结构(后期可剥离或溶解)。
分层制造:通过X/Y/Z三轴运动逐层沉积,每层冷却固化后叠加成形。
4.技术影响与后续发展
专利到期(2009年):FDM关键技术专利失效后,桌面级设备价格从数万美元降至几百美元,极大促进了普及。
行业革新:FDM因其成本低、操作简便、材料环保等优势,成为个人及教育领域的主流3D打印技术。
持续创新:后续衍生出五轴打印、高速激光辅助打印等改进方案,解决了传统FDM的精度与速度瓶颈。