解密3D打印技术

作者: 上海泉威 来源: 日期: 2017-04-19 17:54:11

摘要: 解密3D打印技术

随着3D印的快速发展,3D打印技术已逐渐应用于实际产品的制造。目前全球的主流3D打印技术有很多,但是很多朋友都不清楚3D打印技术,只知道3D打印是一项很神奇的技术。下面上海泉威3D打印技术培训部,给大家分解一下3D打印技术的种类,让大家对3D打印技术有一个全新的认识。


3D打印技术主要分为以下几种类型:

(1)熔融沉积造型(Fused deposition modeling,简称FDM)

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熔融沉积成型的基本原理是:把材料用高温熔化成熔融状态,然后通过细小的喷嘴挤压并排列填充出一个截面,一层一层截面在堆叠起来形成三维实物,如图3所示。它的优点是成型机结构简单,成本低,材料广泛,强度较高,可以彩色成型,无环境污染等,但是它也有一些缺点,比如成型的精度稍差,成型表面较粗糙,操作温度较高等。


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3D打印作品

   FDM技术桌面级3D打印机主要以ABSPLA硬塑料和TPU软塑料为打印材料。
  ABS强度较高,但是有毒性,使用ABS打印3D模型时容易产生异味,必须拥有良好的通风环境。此外,ABS热收缩性较大,影响成品精度;
  PLA是一种生物可分解塑料,无毒性,环保,制作时几乎无味,成品形变也较小,所以目前国内外主流桌面级3D打印机均以PLA为主要材料。

(2)光固化立体造型(Stereolithography,简称SLA)
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SLA激光光固化工艺流程:在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。如图5所示,成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复不已,直到整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面,取出工件,进行清洗、去除支撑、二次固化以及表面光洁处理等。

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 (3)选择性激光烧结技术(SelectiveLaser Sintering,简称SLS)

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 激光烧结技术是成型原理最复杂,条件最高,设备及材料成本最高的3D打印技术,也是目前对3D打印技术发展影响最为深远的技术。目前SLS技术的材料可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等粉末,可应用材料的种类越来越多元化。

  将一层很薄(亚毫米级)的原料粉未铺在工作台上,待材料预热到接近熔化点后,通过激光束照射,将分层面的二维数据扫描,使粉末熔化,激光扫描过的粉末就烧结成一定厚度的实体片层,未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。一层扫描完毕,根据物体截层厚度升降工作台,铺粉滚轴再次将粉末铺平,然后再开始新一层的扫描。如此反复,直至扫描完所有层面。去掉多余粉末,再经过打磨、烘干等适当的后处理,即可获得零件。

  SLS激光烧结工艺与SLA 光固化工艺有相似之处,即都需要借助激光将物质固化为整体。不同的是,SLS 工艺使用的是红外激光束,材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。


  (4)数字光处理(DigitalLight Processing,简称DLP)
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DLP是一种用“光”作为动力的3D打印技术,光照射到液态的光敏树脂(对光很敏感的一种液态材料)上,光敏树脂就会固化,从而成型。DLP使用高分辨率的数字光处理器投影仪,把有轮廓的光,投影到光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化,当一层加工结束后,就会生成物体的一个截面;然后平台移动一层,固化层上掩盖另一层液态树脂,在进行第二层投影,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。
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 虽然DLP数字光处理与SLA光固化成型技术相似。但不同的是,DLP是一下子可以成型一个面,而SLA只可以成型一个点,故DLPSLA要快。SLA用特定波长与强度的光聚焦到光固化材料表面,使之按由点到线,由线到面顺序凝固,打印出一层,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加而成一个三维实体。
  除了以上所介绍的类型,还有3DP三维印刷工艺、以及CLIP 连续液面生产工艺等。

3D打印技术应用非常广泛,目前3D打印技术所应用的领域有航天和国防、医疗行业、服装设计行业、文物保护行业、建筑设计行业、汽车制造业、食品行业、教育业以及其他高科技制造业。



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