3D打印的未來

3D 打印,區(qū)別不同的3D打印技術(shù)就只是弄清他們?nèi)绾螌⑷S數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成固體模型考杉。

3D 打印技術(shù)常見的5種實(shí)現(xiàn)方式

目前矫付,3D 打印作為一種新技術(shù),還沒有官方權(quán)威的分類方式。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上來講果录,大致分為五類:

三維打印粘接成型技術(shù)

熔融沉積成型技術(shù)

光聚合成型技術(shù)

分層實(shí)體制造技術(shù)

激光粉末成型技術(shù)

1. 熔融沉積成型技術(shù)(英文:Fused Deposition Modeling腌闯,又叫 FDM)

與普通打印機(jī)相比,就是像把油墨換了一種材料雕憔,可以理解為一種塑料絲姿骏。這種塑料絲經(jīng)過打印機(jī)噴頭的時(shí)候會被加熱,塑料絲就會化掉斤彼,變成液體分瘦,從噴頭出來后遇到空氣又凝固。噴頭不停地移動到指定位置琉苇,噴出塑料液嘲玫,等它凝固后,再移動到下一個(gè)位置并扇,最終成型去团。打個(gè)比方的話,我覺得像蛋糕店做裱花蛋糕穷蛹,把奶油擠在特別的位置土陪,做出造型。

2. 光聚合成型技術(shù)(英文:Stereo Lithography Appearance肴熏,又叫 SLA)

這個(gè)有點(diǎn)黑科技的感覺鬼雀。使用的材料一般是液體,叫光敏樹脂蛙吏,這種液體源哩,一旦遇到特定的光線(一般是紫外光)就會凝固起來。利用這個(gè)特性鸦做,我們先在底座上倒上薄薄的一層液體励烦,再用紫外光照射特定的位置,等它凝固后泼诱,把底座向下移動一點(diǎn)坛掠,上面倒第二層液體,照射第二層的指定位置坷檩,然后第三層……周而復(fù)始却音,最后從液體池子里撈出凝固的那部分就 OK 了。

3. 分層實(shí)體制造技術(shù)(英文: Laminated Object Manufacturing矢炼,又叫 LOM)

這種方式使用的原材料系瓢,可以把它想象成不干膠紙片,就是背后有可以黏在別的東西上的小薄片句灌。第一片放平臺上夷陋,用激光或者別的方式切成我們想要的樣子欠拾,然后貼上第二片,切第二片骗绕,再貼上第三片……

4. 三維打印粘接成型技術(shù)(英文: 3D Printing藐窄,又叫 3DP)

這是最像打印機(jī)的一種技術(shù),也是最簡單粗暴的酬土,有多粗暴呢荆忍?用膠水把粉末材料粘起來!具體來說就是在底座上鋪上薄薄的一層粉末撤缴,然后有一個(gè)噴頭在這一層的指定位置噴出特制的膠水刹枉,被噴了膠水的地方,粉末就會被粘住屈呕。比作普通打印機(jī)的話微宝,就是把紙變成了一層粉末,墨水變成了膠水虎眨。一層粉末打印完成后蟋软,鋪第二層在上面,然后打印第二層的圖樣嗽桩,再鋪第三層……周而復(fù)始岳守,最后把粘住的整體從粉末堆里面拿出來,就是我們的零件了涤躲。

5. 激光粉末成型技術(shù)

這個(gè)的原材料也是粉末狀棺耍,特點(diǎn)是高溫可以使得這些粉末熔掉。那么鋪一層粉末种樱,用激光把指定位置的粉末融掉后,等它凝固起來俊卤,然后鋪第二層嫩挤,燒結(jié)第二層,然后第三層……就成一個(gè)整體了消恍。這種技術(shù)有兩個(gè)比較大的分支岂昭,一個(gè)是選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(英文:Selective Laser Sintering,又叫 SLS)狠怨,另一個(gè)是選擇性激光融化技術(shù)(英文:Selective Laser Melting约啊,又叫 SLM)。

區(qū)別在于SLS 是融化塑料粉末佣赖,比如在打印金屬件時(shí)恰矩,需要在金屬粉末中混入塑料粉末, 讓被激光融的塑料粉做為粘結(jié)劑憎蛤。而SLM 則是黑科技般的存在外傅,它直接將金屬粉末融化纪吮,是目前技術(shù)含量最高(想想那瞬間融化金屬的溫度和需要的準(zhǔn)確度),產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能最好(直接金屬一體成型)的技術(shù)萎胰,當(dāng)然碾盟,也是成本最高的技術(shù)。2017 年技竟,西門子開始用選擇性激光熔化(SLM)的增材制造技術(shù)打印燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器冰肴。

3D打印的原理

簡單來說,3D打印就是指通過可以“打印”出真實(shí)物體的3D打印機(jī)榔组,采用分層加工嚼沿、迭加成形的方式逐層增加材料來最終制造出立體實(shí)物。說的稍微專業(yè)點(diǎn)就是軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)完成一系列數(shù)字切片瓷患,并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上骡尽,而3D打印機(jī)會利用原材料將連續(xù)的薄型層面逐層堆疊起來,直到一個(gè)固態(tài)物體成型擅编,所以工業(yè)上也叫快速成型攀细,3D打印機(jī)也叫快速成型機(jī)。由于具體堆疊的形式有多種多樣爱态,因此產(chǎn)生了多種3D打印工藝谭贪,每種工藝能夠打印的材料類型也不相同,如常見的有SLA(激光固化光敏樹脂成型)锦担、FDM(熔融擠壓堆積成型)俭识、3DP(三維噴涂粘結(jié)成型)、SLS(選擇性激光燒結(jié)成型)洞渔、Ployjet(噴墨成型)等套媚。“這五種主流的3D打印工藝我們這里都有設(shè)備”北京上拓科技有限公司市場營銷總監(jiān)邵先生指著一排排的機(jī)器如是說磁椒,“目前3D打印可打印的材料主要有石膏堤瘤、尼龍、abs塑料浆熔、pc树灶、樹脂革半、金屬管搪、陶瓷等谅河,3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印而研發(fā)的一種新材料,并不是普通意義的石膏叶骨、塑料茫多、樹脂,而原材料的形態(tài)一般有粉末狀邓萨、絲狀地梨、液體狀菊卷。”

3D打印工藝詳解

熔融擠壓堆積成型FDMFused Deposition Modeling

FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動成型材料剛好在熔點(diǎn)之上(通潮ζ剩控制在比熔點(diǎn)高1℃左右)洁闰。FDM噴頭受CAD分層數(shù)據(jù)控制使半流動狀態(tài)的熔絲材料(絲材直徑一般在1.5mm以上)從噴頭中擠壓出來,凝固形成輪廓形狀的薄層万细。每層厚度范圍在0.025~0.762mm扑眉,一層疊一層最后形成整個(gè)零件模型。

FDM工藝使用的原材料:熱塑性材料赖钞,如ABS腰素、PC、PLA等雪营,以絲狀供料

精度:0.025~0.762mm

特點(diǎn):

系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單

維護(hù)成本低弓千,系統(tǒng)運(yùn)行安全

可以直接用于失蠟鑄造

可以成型任意復(fù)雜程度的零件

支撐去除簡單,無需化學(xué)清洗

激光固化光敏樹脂成型(SLAStereo

Lithography Apparatus

該技術(shù)以光敏樹脂為原料献起,將計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓為軌跡對液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描洋访,使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng),從而形成零件的一個(gè)薄層截面谴餐。當(dāng)一層固化完畢姻政,移動工作臺,在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂以便進(jìn)行下一層掃描固化岂嗓。新固化的一層牢固地粘合在前一層上汁展,如此重復(fù)直到整個(gè)零件原型制造完畢。

使用材料:透明色光敏樹脂厌殉、乳白光敏樹脂等食绿。

精度:0.1~0.2mm

特點(diǎn):

成型過程自動化程度高

尺寸精度高

優(yōu)良的表面質(zhì)量

使CAD數(shù)字模型直觀化,降低錯誤修復(fù)的 成本

加工結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜或使用傳統(tǒng)手段難于成型的原型和模具

激光燒結(jié)(SLSSe1ected

Laser Sintering

該法采用CO2激光器作能源年枕,目前使用的造型材料多為各種粉未材料炫欺。在工作臺上均勻鋪上一層很薄(100μ~200μ)的粉未熏兄,激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié),一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)树姨。全部燒結(jié)完后去掉多余的粉未摩桶,再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件帽揪。目前硝清,成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉、金屬粉转晰、陶瓷粉芦拿。

使用材料:如尼龍士飒、ABS、樹脂裹覆砂(覆膜砂)蔗崎、

聚碳酸脂酵幕、金屬和陶瓷粉末等。

特點(diǎn):

可制作金屬制品

可采用多種材料

制作工藝比較簡單

無需支撐結(jié)構(gòu)

材料利用率高

4.三維噴涂粘結(jié)成型(3DP—3Dimension Printer)

3DP技術(shù)是麻省理工學(xué)院發(fā)明并申請專利的缓苛,由ZCORP公司進(jìn)行商業(yè)化芳撒。該項(xiàng)技術(shù)自1994年發(fā)明并逐步走向市場后,在近三四年時(shí)間呈飛速發(fā)展趨勢未桥。該種成型工藝的原理是將粉末由儲存桶送出一定分量笔刹,再以滾筒將送出之粉末在加工平臺上鋪上一層很薄的原料,噴嘴依照3D電腦模型切片后獲得的二維層片信噴出黏著劑冬耿,黏著粉末.做完一層舌菜,加工平臺自動下降一點(diǎn),儲存桶上升一點(diǎn)亦镶,刮刀由升高了的儲存桶把粉末推至工作平臺並把粉末推平.再噴黏著劑日月,如此循環(huán)便可得到所要的形狀,常用的ZCorp立體打印材料是石膏粉染乌。該種工藝是目前唯一可打印全彩色樣件的3D打印工藝山孔。

使用材料:粉末材料,如石膏粉末荷憋。

精度:0.013~0.1mm

特點(diǎn):

成形速度快台颠,成形材料價(jià)格低

可以制作彩色原型

粉末在成形過程中起支撐作用,且成形結(jié)束后勒庄,比較容易去除

5.噴墨技術(shù)工藝(Ployjet

沿著X軸前后滑動串前,在成型室里鋪上一層超薄的光敏樹脂。每鋪完一層后实蔽,噴頭架邊上的紫外光球立即發(fā)射紫外光荡碾,快速固化和硬化每層光敏樹脂。這一步驟減少了使用其他技術(shù)所需的后處理過程局装。每打印完一層坛吁,機(jī)器內(nèi)部的成型底盤就會極為精確地下沉,而噴頭繼續(xù)一層一層地工作铐尚,直到原型件完成拨脉。成型時(shí)使用了兩種不同的光敏樹脂材料:一種是用來成型實(shí)體部件的成型材料,另一種類膠體的用來支撐部件的支撐材料宣增。

使用材料:光敏樹脂聚合材料

精度:0.1mm

特點(diǎn):

打印出高質(zhì)量玫膀、高細(xì)節(jié)的3D模型

縮短設(shè)計(jì)周期和降低研發(fā)成本

材料選擇范圍廣

簡易的支撐移除

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