導(dǎo)語 :《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志曾評價:“偉大發(fā)明所能帶來的影響,在當(dāng)時那個年代都是難以預(yù)測的,1450年的印刷術(shù)如此,1750年的蒸汽機(jī)如此,1950年的晶體管也是如此。而今,我們?nèi)匀粺o法預(yù)測,3D打印將在漫長的時光里如何改變這個世界。”那么今天,小編就給大家講解一下,這個被推上神壇的3D打印究竟為何物,它的技術(shù)原理又是怎樣的?
基本概念
3D打?。═hreeDimension Printing,簡稱3DP)技術(shù),是指通過連續(xù)的物理層疊加,逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù),與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同,因此又稱為添加制造或增材制造(AdditiveManufacturing,簡稱AM)技術(shù),以前稱為快速成型(RapidPrototyping,簡稱RP)技術(shù)。
作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù),3D打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、精密機(jī)械、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識,具有很高的科技含量。3D打印機(jī)是3D打印的核心裝備,它是集機(jī)械、控制及計算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng),主要由高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。
3D打印技術(shù),從狹義上來說,主要是指增材成型技術(shù);從成型工藝上看,3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法,它通過快速自動成型系統(tǒng)與計算機(jī)數(shù)據(jù)模型結(jié)合,無需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機(jī)械加工,就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型,這使得產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期大大縮短,生產(chǎn)成本大幅下降。
技術(shù)原理
3D打印有多種技術(shù)種類,每種打印技術(shù)的打印材料都是不一樣的。
不同的材料按形狀來分,主要有絲狀、液狀和粉末狀三種。這三種類型的材料都有各自所對應(yīng)的打印技術(shù)。
絲狀材料
絲狀材料主要有3種3D打印技術(shù)。
1、熔融沉積造型(簡稱FDM)
Fused deposition modeling
基本材料:
熱塑性材料,如PLA、蠟、ABS、尼龍等。
原理簡介:
是一種不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加熱熔化進(jìn)而堆積成型方法。
2、熔絲制造(簡稱FFF,類FDM)
Fused Filament Fabrication
基本材料:
熱塑性材料,如PLA、蠟、ABS、尼龍等。
原理簡介:
與FDM原理相似,不同的是噴頭處擠出的為較細(xì)的絲狀。
3、融化壓模式(簡稱MEM,類FDM)
Melted and Extrusion Modeling
基本材料:
熱塑性材料,如PLA、蠟、ABS、尼龍等。
原理簡介:
工藝原理是材料先抽成絲狀,通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)噴頭,在噴頭內(nèi)被加熱熔化,噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,并于周圍的材料粘結(jié),層層堆積成型。
液狀材料
液狀材料主要有3種3D打印技術(shù)。
1、光固化立體造型技術(shù)(簡稱SLA)
Stereo Lithography Apperance
基本材料:
光敏樹脂。
原理簡介:
它用激光選擇性地讓需要成型的液態(tài)光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)變硬,從而造型。
2、數(shù)字光處理(簡稱DLP,類SLA)
Digital Light Processing
基本材料:
光敏樹脂。
原理簡介:
這種技術(shù)要先把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理,然后再把光投影出來,與SLA原理極為相像,不過DLP成型一次能成型一個面,速度得到大大提升。
3、聚合物噴射技術(shù)(簡稱PolyJet,類SLA)
PolyJet
基本材料:
光敏樹脂。
原理簡介:
利用液態(tài)光敏樹脂在紫外光照射下會快速固化的特性,每一層感光聚合材料在被噴射后立即用紫外線光進(jìn)行凝固,從而制作出完全凝固的模型。
粉狀材料
粉狀材料主要有7種3D打印技術(shù)。
1、電子束自由成形制造(簡稱EBF,類DMLS)
Electron beam freeform fabrication
基本材料:
金屬、合金。
原理簡介:
是一種采用電子束作為熱源,利用離軸金屬絲建造零件的工藝。
2、電子束熔化技術(shù)(簡稱EBM,類SLM)
Electron Beam Melting
基本材料:
金屬、合金。
原理簡介:
通過高真空中的電子束來熔化金屬粉末層,從而制造產(chǎn)品。
3、直接金屬激光燒結(jié)(簡稱DMLS)
Direct metal laser sintering
基本材料:
金屬、合金。
原理簡介:
使用高能量的激光束再由3D模型數(shù)據(jù)控制來局部熔化金屬基體,同時燒結(jié)固化粉末金屬材料并自動地層層堆疊,以生成致密的幾何形狀的實體零件。
4、選擇性激光熔化成型(簡稱SLM)
Selective Laser Melting
基本材料:
金屬及合金,如鈦合金,鈷鉻合金,不銹鋼,鋁。
原理簡介:
利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。
5、選擇性熱燒結(jié)(簡稱SHS,類SLS)
Selective heat sintering
基本材料:
熱塑性粉末(主要是純粉料,區(qū)別于混合粉末)。
原理簡介:
工作過程與SLS類似,不同的是,SHS使用的是熱敏打印頭,而非激光打印頭。
6、選擇性激光燒結(jié)(簡稱SLS)
Selective laser sintering
基本材料:
熱塑性材料、金屬、陶瓷、石蠟、復(fù)合粉末材料。
原理簡介:
SLS用的不是液態(tài)的光敏樹脂,而是粉末。激光的能量讓粉末產(chǎn)生高溫和相鄰的粉末發(fā)生燒結(jié)反應(yīng)連接在一起。
7、粉末層噴頭3D打印(簡稱PP、3DP)
Powder bed and inkjet head 3d printin
基本材料:
石膏、熱塑性塑料、陶瓷、金屬。
原理簡介:
與SLS工藝類似,采用粉末材料成形,不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連接起來的,而是通過噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。
以上就是對
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