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还你一个真实的3D打印

2015/1/19    来源:e-works    作者:刘谊萍  分享
3D打印,又称作增材制造,是快速成型技术的一种,被誉为“第三次工业革命”的核心技 术。材料是3D打印的物质基础,也是当前制约3D打印发展的瓶颈。文章重点介绍了3D打印的技术原理,常见的3D打印工艺及其特点,以及3D打印的国内外发展现状和应用领域,3D打印的几类主要材料,并指出了当前3D面临的问题。

3.剖3D打印之法

    目前,现在市面上已经有十几种不同的3D打印机成型技术,包括SLS、DMLS、FDM、SLA、DLP、FFF、MEM、LOM、EBM、SHS、3DP等,不同技术类型的3D打印机打印出成品所需要的材料是不同的,其中比较成熟的有SLS、FDM、SLA、LOM和3DP等。

3D打印技术分类

    3.1 SLA(Stereo lithography Appearance)

    SLA 即立体光固化成型法,用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料(液态光敏树脂原料)表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,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。这样层层叠加构成一个三维实体。

图2 SLA技术成型原理图

图2 SLA技术成型原理图

    3.2 FDM(Fused Deposition Modeling)

    FDM 即熔积成型法,该方法使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃),在计算机的控制下,喷头作平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。
图3 FDM技术成型原理图

图3 FDM技术成型原理图

    3.3 SLS (Selective Laser Sintering)

    SLS即选择性激光烧结,其整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。
图4 SLS技术成型原理图

图4 SLS技术成型原理图

    3.4 3DP(Three-Dimensional Printing)

    3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。具体工艺过程如下:上一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离(等于层厚:0.013~0.1mm),供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。喷头在计算机控制下,按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉,在成形过程中起支撑作用,且成形结束后,比较容易去除。
图5 3DP技术成型原理图

图5 3DP技术成型原理图

    3.5 LOM(Laminated Object Manufacturing)

    LOM即分层实体制造法,又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。
图6 LOM技术成型原理图

图6 LOM技术成型原理图

责任编辑:刘谊萍
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