摘" 要：熔融沉积技术因其原料来源广泛、制造成本低等优势而被人们广泛应用，国内学者对其进行了多方位的研究。为分析熔融沉积技术的研究动态和现状，文章以目前知网数据库收录的，主题为“熔融沉积”的1 815篇文献为研究对象，利用CiteSpace文献计量可视化方法，通过定性与定量分析相结合的方式，探究熔融沉积的发展过程、研究趋势。研究发现，数值模拟、力学性能研究是近年来熔融沉积技术研究的热点。
关键词：CiteSpace；熔融沉积；可视化分析
中图分类号：TP391" " 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）18-0166-06
Visualization Analysis of Fused Deposition Technology Research Based on CiteSpace
TANG Feng1，2
（1.Hunan Industrial Polytechnic， Changsha" 410208， China; 2.Hunan Engineering Technology Research Center of Digitalization of CNC Machining Process for Precision Parts， Changsha" 410000， China）
Abstract： Fused Deposition technology is widely used because of its advantages of wide source of raw materials and low manufacturing cost， and domestic scholars have carried out multi-faceted research on it. In order to analyze the research trends and current situation of Fused Deposition technology， this paper takes 1 815 literature with the theme of “Fused Deposition” included in the current CNKI database as the research object， uses CiteSpace bibliometric visualization method， and explores the development process and research trend of Fused Deposition through the combination of qualitative and quantitative analysis. It is found that numerical simulation and mechanical properties research are the hot spots in the research of Fused Deposition technology in recent years.
Keywords： CiteSpace; Fused Deposition; visualization analysis
0" 引" 言
熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，" FDM）是3D打印技术中应用比较广泛的技术之一[1]，国内外有很多学者对其进行了研究，如翟翠红等[2]从熔融沉积技术参数出发，研究如何提高生产速度和产品交货速度，提出通过使用STR-UCGP方法获得的最优参数组合可以实现稳定的批量化生产，且成型质量较高；吕宁等[3]采用有限元分析的方法分析了熔融沉积技术打印过程中的热力场和应力场变化，认为PLA材料制件在成型过程中X-Y温度梯度分布不均，但Z方向角均匀，每层材料挤出后热应力先迅速增大后逐渐减小，应力集中区主要位于边角位置，主要形变发生在模型的拐角、层间结合位置；夏德庚等[4]研究了熔融沉积技术在口腔医学领域中的应用，指出熔融沉积技术在口腔医疗中的主要应用及存在的不足，并给出了改进的方向；赵静等[5]研究了参数设置对熔融沉积制件力学性能的影响，认为打印层厚0.2 mm，顶部/底部层数5层，填充密度80%，初始填充角度30°，每层角度增长70°可得到PLA制件的最佳力学性能。熔融沉积技术经历了几十年的研究历程，部分领域研究较为成熟。故目前其研究热点是什么是广大科研人员需要首先了解的内容，通过对其进行系统的分析，才能明确自己的研究课题、目标。本文基于CiteSpace软件对熔融沉积技术的发展进行了全面、可视化分析，旨在帮助科研人员了解熔融沉积技术的发展现状。
1" 数据来源与方法
本文研究的数据来源于中国知网（CNKI），搜索范围包括期刊论文、学位论文及会议论文等，以主题”熔融沉积”为关键字进行中文文献检索，除去不合格的，最后获得目标文献1 815篇。
基于科学文献计量方法，运用CiteSpace对国内熔融沉积技术研究文献进行定量分析。CiteSpace软件是由美国德雷赛尔大学的教授陈超美开发的可在Java的环境下运行的可视化工具，该软件通过可视化手段呈现知识结构、规律和分布情况，有助于宏观把握研究趋势，洞悉研究热点[6-8]。本研究运用CiteSpace 6.3.R1绘制国内关于熔融沉积技术研究文献的作者合作网络图、研究热点网络图、研究主题网络图等，以此来对国内熔融沉积技术进行深入的研究。
2" 文献计量分析
2.1" 文献年度分布
以1 815篇文献发表时间、频次绘图，得到1995—2024年关于熔融沉积技术研究论文的发表数量。根据发文可以看出，研究大致可分为三个阶段：1995—2012，年均发文量小于30篇；2013—2019年，年均发文量超过30篇，且每年呈递增趋势增长，2019年发文量达233篇；2020—2024年，年发文量下降，2022年是这个时间段的最少值，为163篇。具体如图1所示。
2.2" 作者分析
选取增减比例参数为10来调节网络大小，进行设置每个时间切片节点，采用Pathfinder中的综合网络整体算法[9]。如图2所示，字体大小反应作者发文量的多少（字体越大发文量越多），两两之间有连线意味着是两个作者之间有联系，是一个科研团队或是一个科研机构，由图中可知，发文量最多的是焦志伟，其次为傅骏、李涤尘、杨卫民、吴海华、王琛等。从图中可以看出，李涤尘、卢秉恒是西安交通大学教授，而陈中中则是他们的学生。焦志伟与杨卫民、迟百宏之间有联系，可以推测出他们之间可能来自同一个科研机构。这也为我们研究熔融沉积技术提供了参考，如购买参考书籍，查找文献等的时候可以着重检索这些作者的成果。
2.3" 机构分布
通过机构分布可以看出机构在该领域的研究力量[10]。关于熔融沉积技术研究的机构分布如图3所示。由图中可知，研究靠前的有西安交通大学、内蒙古科技大学、北京化工大学、华中科技大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、南昌大学、第二军医大学及四川工程职业技术学院，研究机构靠前的20名仅有一所职业院校，说明高职院校的科研力量相对落后。此外排名前20为的还有一所医学领域单位，说明熔融沉积技术在医学领域应用较为广泛。
2.4" 关键词分析
关键词分析是CiteSpace软件最主要的功能，其关键指标是关键词频数和中介中心性，当中介中心性大于0.1时被认为是关键节点，值越大表示越重要，是研究的重点[11]。中介中心性大于0.1的关键词如表1所示，这些是近些年来研究的热点。由图4可知，共有259个节点，两两有联系的节点的连线有288条，连线的密度为0.008 6。每一个节点对应一个关键词，关键词以圆圈显示，圆圈越大表示此关键词出现的频数越高，不同颜色的圆圈代表不同的年份，两两连线表示它们之间具有联系，如翘曲变形与拉伸性能、正交试验、参数化、工艺参数、优化设计、聚乳酸等有联系，故可以推测之前的研究有关于通过正交试验的方法对聚乳酸材料的熔融沉积技术研究其拉伸性能，并对参数进行优化，也为科研人员提供了科研的方向（如图中圆圈大的表示研究较多，较为成熟，故确定研究时可以选择圆圈小的，这些关键词研究较少，容易出成果）。
聚类分析结果可以帮助人们了解该领域的研究主题，根据图谱质量把切片长度设为1，得到图5，根据图5可知，Q值（0.834 5）大于0.3，这表明国外创新创业教育研究热点的聚类视图结构是显著的；S值（0.962 4）大于0.5，这表明国内创新创业能力评价研究热点的聚类视图同质性是合理的，S值大于0.7，说明此聚类是高效率，且比较有说服力的[12]。由图5可知，关键词分为了12个聚类，分别是熔融沉积、快速成型、快速成形、数值模拟、增材制造、石墨烯、3D打印、打印机、力学性能、聚乳酸、三维打印及应用。
聚类中力学性能涉及的关键词信息见表2所示。从表2中可知，力学性能聚类中力学性能出现频次最高，为128次；其次是复合材料，为59次，然后是连续纤维、拉伸强度、超声振动、收缩率等，可见这些均为近年来研究的热点。
在聚类图谱的基础上进行突现探测，关键词强度越大，说明该热点研究越活跃，本研究有13个突现词，故若要研究主题的发展变换，关键词突现研究是很好的手段。关于熔融沉积研究的关键词突现情况如图6所示，浅蓝色表示节点还未出现，深蓝色表示节点开始出现，红色标志着突现周期的开始[13]。从图中可以看出，快速成形型、快速原型及快速成型存在于早期中，关于熔融沉积的研究出现较早、研究持续时间最长，因研究较为成熟，故现阶段研究较少；目前研究较多的是复合材料、聚醚醚酮，分别是从2020年、2021年开始研究至今，由此可知，现阶段熔融沉积技术研究高强度材料是热点，如碳纤维材料等，高强度材料的研究也带动了相对应设备的研究、工艺的研究以及应用的研究。
2.5" 关键词时序分析
从时间上解读关键词就需要进行关键词时序分析，关键词时序分析是时间与关键词的结合，通过知识图谱直观地展示研究领域的演化过程[14]。图谱中关键词所在位置属于首次出现的年份，圆形光标越大，表明后续研究中累加的关键词热度越强。连接线表示关键词之间的关联。图中可以看出关键词创新创业出现最早，且研究热度最大，关于熔融沉积技术研究最早出现在2000年，目前研究热度比较大的聚类有增材制造、力学性能及聚乳酸三个，如图7所示。
2.6" 文献来源分析
从文献来源看发文量最多的为塑料工业期刊，为55篇，其次为工程塑料应用、吉林大学、塑料科技、北方化工大学、中国塑料、机械设计与制造、制造技术与机床、塑料、赤华南理工大学、浙江大学等，如图8所示。因目标文献有期刊、学位论文，所以图8中所列前20名中除了期刊外，还有大学机构，总发文量495篇。前20名中有一般是期刊，且多为核心期刊，质量较高。
3" 结" 论
通过上述研究分析，得到结论如下：
1）从发文量看2013年前发文较少，2014年开始增长。2019达到顶峰，这和我国3D打印技术发展节点相吻合，这段时期我国熔融沉积技术相关研究得到大力发展，然而自2019年后关于熔融沉积技术的研究有所下降，我们分析认为是科研人员把焦点转移到研究金属打印上的原因。
2）从研究机构分析来看熔融沉积技术研究多集中于本科院校，高职院校科研能力相对落后。高职院校是培养复合型技能人才的主要阵地，故需加强高职院校此领域的研究，并将研究应用于教学。
3）从关键词共现图谱和关键词时序图谱分析可知，增材制造、力学性能及聚乳酸三个关键词是目前研究热点。材料是制约熔融沉积技术应用的主要原因，故需加强对熔融沉积技术材料的研究。
4）从聚类图谱和分析可知，目前关于熔融沉积技术研究多集中在聚醚醚酮、复合材料上，这与我国现阶段应用熔融沉积技术实现零件轻量化设计有关，有利于将熔融沉积制件广泛应用于工业领域。
5）从文献来源分析，我国熔融沉积技术研究多来自高校，企业单位研究较少。
参考文献：
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作者简介：唐锋（1985—），男，汉族，河南商丘人，教师，副教授，工程师，硕士，研究方向：增材制造技术。
