一表帶你看懂3D打印技術(shù)
3D打印(3DP)是一系列快速成型技術(shù)的統(tǒng)稱神帅,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,由快速原型機(jī)在X-Y平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀婚陪,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前市場(chǎng)上常見的有FDM(熔融沉積)技術(shù)频祝、SLS(粉末材料選擇性激光燒結(jié))技術(shù)泌参、SLA(光敏樹脂選擇性固化,簡稱光固化)技術(shù)和與SLA相似的DLP(數(shù)字光投影)技術(shù)等常空,其中SLS和SLA與激光技術(shù)密不可分沽一。
熔融技術(shù)
FDM技術(shù)是通過加熱裝置,將ABS漓糙、PLA等絲狀的熱熔性材料加熱融化铣缠,同時(shí)三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下,根據(jù)截面輪廓信息昆禽,將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上蝗蛙,快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后,機(jī)器工作臺(tái)下降一個(gè)高度(即分層厚度)再成型下一層捡硅,直至形成整個(gè)實(shí)體造型哮内。
這種技術(shù)不需要激光器等貴重元器件,因此價(jià)格便宜讶瘩。同時(shí)其最大的優(yōu)點(diǎn)在于加工過程中無毒無異味达植,對(duì)健康沒有負(fù)面影響。但加工效率低俭整,精度差尸钢,表面粗糙是他無法解決的問題。
粉末燒結(jié)技術(shù)
SLS技術(shù)采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面妄由,并加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度熔厌,控制系統(tǒng)控制激光束(一般采用紅外激光)按照該層的截面輪廓在粉層上掃描,使粉末的溫度升到熔化點(diǎn)像淋,進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)誉煎。一層完成后,工作臺(tái)下降一層厚度语雇,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末痛贬,進(jìn)行新一層截面的燒結(jié),直至完成整個(gè)模型磨涵。
這種技術(shù)可以采用多種材料驻债,其中金屬粉末材料加工是目前3D打印技術(shù)中最熱門的發(fā)展方向之一,而且它的材料利用率是幾種常見3D打印技術(shù)中最高的形葬。但也存在成品表面粗糙合呐、燒結(jié)過程有異味、無法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件笙以,成型大尺寸零件時(shí)容易發(fā)生翹曲變形的優(yōu)點(diǎn)淌实。尤其是加工前需要2小時(shí)的預(yù)熱時(shí)間;零件構(gòu)建后更要花5至10小時(shí)時(shí)間冷卻猖腕,才能從粉末缸中取出拆祈,這大大降低了加工效率。
光固化技術(shù)
SLA技術(shù)是在液槽中充滿液態(tài)光敏樹脂倘感,其在激光器所發(fā)射的紫外激光束照射下放坏,會(huì)快速固化。在成型開始時(shí)老玛,可升降工作臺(tái)處于液面以下轻姿,剛好一個(gè)截面層厚的高度。通過透鏡聚焦后的激光束逻炊,按照機(jī)器指令將截面輪廓沿液面進(jìn)行掃描。掃描區(qū)域的樹脂快速固化雇牍,從而完成一層截面的加工過程嗅呻,得到一層塑料薄片藤习。然后,工作臺(tái)下降一層截面層厚的高度导劝,再固化另一層截面第粟。這樣層層疊加構(gòu)成建構(gòu)三維實(shí)體。
這一技術(shù)發(fā)展時(shí)間最長齐皂,工藝最成熟协颅,應(yīng)用最廣泛,且加工精度最高仅汰,表面也比較光滑簇娩。但需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu),而支撐結(jié)構(gòu)需要在未完全固化時(shí)去除蝉站,容易破壞成型件货裳。同時(shí),由于SLA系統(tǒng)是需要對(duì)液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備捧颅,因此對(duì)周圍環(huán)境要求嚴(yán)苛景图。其加工的樹脂材料存在價(jià)格貴,固化后較脆碉哑、易斷裂挚币,可加工性差、不利于長時(shí)間保存的缺陷扣典。
DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)相似妆毕,都是利用外部光源逐層固化液態(tài)的光聚合物,不過它使用的光源是高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀激捏。由于DLP在每層固化時(shí)是整片固化设塔,而SLA技術(shù)是利用激光從點(diǎn)到線,從線到面远舅,因此DLP的速度比SLA技術(shù)速度快得多闰蛔。該技術(shù)成型精度較高,在材料屬性图柏、細(xì)節(jié)和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件序六。
DLP較其它類型的3D打印技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先蚤吹,沒有移動(dòng)光束拒吧,振動(dòng)偏差小沒有活動(dòng)噴頭,完全沒有材料阻塞問題泡募,沒有加熱部件描蹦,提高了電氣安全性,打印準(zhǔn)備時(shí)間短,節(jié)省能源仆阶,首次耗材添加量遠(yuǎn)少于其它設(shè)備筝踢,節(jié)省用戶成本。其次驯祖,可制造較為精細(xì)的零部件彰碑,以珠寶為例,量產(chǎn)的打印戒指可在一定程度上降低生產(chǎn)成本彪御,并且打印完成后可直接進(jìn)行失蠟鑄造详般,產(chǎn)品的生產(chǎn)周期相對(duì)于傳統(tǒng)工藝,縮短了一倍以上的時(shí)間筋顽。受價(jià)格越來越低玷利、打印成本越來越低、操作越來越簡單等因素哪自,基于DLP成型技術(shù)的3D打印機(jī)越來越被消費(fèi)者所接受丰包。目前,DLP 3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較多壤巷,醫(yī)療邑彪、建筑、運(yùn)輸胧华、航天寄症、考古、教育矩动、工業(yè)制造有巧、珠寶首飾、玩具等領(lǐng)域都有涉及悲没。
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