目前比较流行的3D打印技术种类最重要的包含SLA/DLP技术、FDM熔融层积成型技术、3DP 技术、SLS选区激光烧结等。
SLA 是Stereo lithography Appearance的缩写,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挪动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
其工艺过程是,首先通过 CAD 设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 , 使表面特定区域内的一层树脂固化后, 当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后 升降台下降一定距离, 固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,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。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。SLA 技术大多数都用在制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成分, SLA用原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。 SLA 技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展的新趋势。DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似,不过它是使用高分辨率的 数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术 速度更快。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。
FDM即是Fused DepositionModeling,熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料,如ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都可能会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。
这种工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到普遍应用。近年来又开发出PC,PC/ABS,PPSF等更高强度的成形材料,使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额最大。
3DP即3D printing,采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上, 以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型,采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩,还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,模型样品所传递的信息较大。
美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授于1989年申请了三维印刷技术(3DP)的专利。这是一种以陶瓷、金属等粉末为材料,通过粘合剂将每一层粉末粘合到一起,通过层层叠加而成型。1993年,粉末粘合成型工艺是实现全彩打印最好的工艺,使用石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等作为材料,是目前最为成熟的彩色3D打印技术。
SLS选区激光烧结技术,即Selective Laser Sintering,和3DP技术相似,同样采用粉末为材料。所不同的是,这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料,将材料预热到接近熔化点,在采取了激光照射,将需要成型模型的截面形状扫描,使粉末融化,被烧结部分粘合到一起。通过这一种过程不断循环,粉末层层堆积,直到最后成型。
SLS最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 Carlckard 于 1989 年在其硕士论文中提出的。后美国 DTM 公司于 1992 年推出了该工艺的商业化生产设备 Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和 DTM 公司在 SLS 领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的 EOS 公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。激光烧结技术成型原理最为复杂,成型条件最高,设备及材料成本最高的3D打印技术,但也是目前对3D打印技术发展影响最为深远的技术。目前SLS技术材料可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等,SLS技术成型材料的的种类多元化。
金属粉末3D打印机完整零件工艺流程视频(金属粉末3D打印同时CNC加工)
LOM 技术分层实体制造法(LOM——Laminated Object Manufacturing),LOM 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,其成形原理如图所示,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。
LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了能制造模具、模型外,还可以直接制造构件或功能件。该技术的特点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。成形材料:涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能:相当于高级木材;主要用途:快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。
CLIP 3D打印技术它能够数十倍乃至百倍地提升3D打印的速度。怎么做到的呢?简单来说,就是光固化的树脂非常黏,并且在固化过程中粘稠度进一步提升,易粘连,因此打印每一层,都要花时间等待和处理粘连的部分;而CLIP用特别的材料,使固化的树脂与底部之间多了一层气体(氧气),不会粘连到底部,因此能连续固化,极大的提升速度。
SLA是“Stereo lithography Appearance”的缩写,即立体光固化成型法。SLA是最早实用化的3D打印技术,采用液态光敏树脂原料。其工作原理是,通过CAD设计出三维模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径,照射到液态光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化,加工完毕就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离,固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二层牢固地粘结在前一层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
LOM是“Laminated Object Manufacturing”的缩写,即分层实体制造法,又称层叠法成形。箔材叠层实体制作是根据三维CAD 模型每个截面的轮廓线,在计算机控制下,发出控制激光切割系统的指令,使切割头作X 和Y 方向的移动。供料机构将地面涂有热溶胶的箔材(如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材)一段段的送至工作台的上方。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳光束对箔材沿轮廓线将工作台上的箔材割出轮廓线,并将无轮廓区切割成小碎片。然后,由热压机构将一层层箔材压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件,并在每层成型之后,降低一个层厚,以便送进、粘合和切割新的一层箔材。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。取出并将多余的废料小块剔除,最终获得三维产品。
SLS是“Selective Laser Sintering”的缩写,即选择性激光烧结。SLS打印机工作面由粉末缸和成型缸组成,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,并取出成型件。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。
FDM是“Fused Deposition Modeling”的缩写,即熔积成型法,是一种将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC 等)加热熔化进而堆积成型方法。FDM工作原理是:加热喷头在计算机的控制下,依照产品零件的截面轮廓信息,作X-Y 平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm 厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层画出截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
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说起3D打印技术,你一定不陌生,3D打印的人像、电子零部件、服装、鞋子等,我们早已司空见惯。可你了解什么是3D打印吗?
3D打印(3D printing)又称增材制造(AM)或快速成型(PR),这是一种以数字模型文件为基础,把粉末或液体等形态的可融合材料通过逐层固化的方式来构造实体的技术。 3D打印的本质是制造,而不是打印。
前两个步骤主要涉及软件和光学成像技术,第三个步骤涉及材料、机械、和电子。前三个步骤相辅相成,任何一个环节存在问题都会影响打印的最终结果。后处理步骤更多的是采用传统加工方式改善打印物品的外观和性能。
第一种是“选择性激光烧结”(SLS),使用的材料是尼龙、金属粉末、ps粉、树脂砂,通过烧结将粉末变成紧密结合的整体,而不是将其融化为液态。再激光扫描之下通过一层一层的覆盖,最终形成部件沉没在一堆粉末当中,然后经过12-14小时的冷却,剩余的粉末可回收再次利用。
第二种技术为“选择性激光熔融”(SLM),使用的材料为钛合金、钴铬合金、不锈钢、铝合金,利用高能镱光纤激光将金属粉末融化、形成多用途三维零件。
第三种技术叫“电子束熔化成型”(EBM),采用的材料为钛合金等,是一种采用高能告诉的电子束选择性的轰击金属粉末,从而使得粉末材料熔化成型的增材技术。
第四种“熔融沉积式”(FDM)使用的打印材料为聚乳酸、ABS塑料。这种技术通过将丝状材料,如热性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出,按照零件每一层的预定轨迹,以固定的速率进行熔体沉积。
第五种技术叫“多头喷射”(MJP),通常使用的材料为树脂、蜡等。在打印过程中能够正常的使用多种材料,在打印时喷头喷射出成型材料和支撑材料,对于塑料和齿科设备种类,支撑材料是蜡,成型材料是紫外线固化的丙烯酸酯塑料。
第六种打印技术名为“三维印刷技术”(3dp),使用的材料石膏粉末,采用三维印刷技术的打印机使用标准喷墨打印技术,通过液态连接体铺放在粉末薄层上,以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型。
第七种为“立体平板印刷”(SLA)使用的材料是光敏树脂,用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面的顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向挪动一个层片的高度,再固化另一个层面,这样层层叠加构成一个三维实体。
最后一种技术叫“数字光处理”(DLP),使用的材料为光敏树脂。DLP激光成型技术和SLA立体平板打印技术比较相似,不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化。
以上就是我们常见的八种主流技术了,目前3D打印技术优势决定其主要使用在在小批量、定制化、高难度、创新设计、产品研制等场景。
我们详细的介绍了什么是3D打印、3D打印的技术有哪些,3D打印又有什么优势,那很多朋友可能会出现疑问,3D打印技术听起来十分的“高大上”,又有哪些领域应用到了呢?别急,下期我们来说说这3D打印又有哪些行业用上了,效果到底好不好,可别忘记锁定我们节目记得收看第二期哟。
1、FDM:熔融沉积制造,利用高温将材料融化成液态,通过打印头挤出固化,最后在立体空间上排列形成立体实物。FDM同其他成型技术相比,它的成型精度高、打印模型硬度好,颜色多样,但是成型物体表面粗糙。
2、PLA:聚乳酸,新型的生物降解材料,使用玉米或木薯淀粉原料制成。PLA拥有非常良好的生物可降解性,是公认的绿色高分子环保材料。
3、SLA:光固化,也称光造型、立体光刻及立体印刷,其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽,由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹,并照射到液槽中的液体树脂,而使这一层树脂固化,之后升降台下降一层高度,已成型的层面上又布满一层树脂,然后再进行新一层的扫描,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直到整个零件制造完毕,得到一个三维实体模型。该工艺的特点是:原型件精度高,零件强度和硬度好,可制出形状特别复杂的空心零件,生产的模型柔性化好,可随意拆装,是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑,树脂收缩会导致精度下降,另外光固化树脂有一定的毒性而不符合绿色制造发展趋势。
4、SLS:选择性激光烧结,常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成形材料。其工艺过程是:先在工作台上铺上一层粉末,在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结(零件的空心部分不烧结,仍为粉末材料),被烧结部分便固化在一起构成零件的实心部分。一层完成后再进行下一层,新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成后,去除多余的粉末,便得到烧结成的零件。该工艺的特点是材料适应面广,不仅能制造塑料零件,还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的零件。造型精度高,原型强度高,所以可用样件进行功能试验或装配模拟。
SLA材料是液态光敏树脂,打印需要支撑,材料单一。SLS材料丰富,粉末状,以尼龙为基础的材料就有十来种,而且自己能通过设备开发新材料。SLS一大特色就应该打印金属材料,这是FDM和Sla都不能够做到的。SLS塑料打印是不存在支撑的。
按照打印技术的不同,可分为3DP、DLP、LOM、SLS、SLA和FDM等多种技术不同的3D打印技术使用不同的打印材料,常见的有:工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料、陶瓷材料、石膏粉、蜡等,都可以选择。
3D打印材料一般是和具体工艺相连的,选不一样的材料,也就决定了工艺,也就决定了工艺所带来的限制,比方说尺寸精度、最小细节,壁厚,反之,如果知道目标成品必须要达到的尺寸精度、最小细节和壁厚,也可以反过来决定可选的3D打印材料。
目前3d打印机的结构类型有Prusai3结构、箱体结构、三角洲机型等,不同的结构有不同的优势。
Prusai3是Reprap打印机prusamendel的第三代机型。优点是结构相对比较简单,易于上手,适合第一次接触3D打印的diy爱好者。
箱式结构是目前市面上较为流行的结构,相比较一般diy机型在外观上看起来更商业化。优点是成型精度高,打印速度快。电路板与电源等电子部件可隐藏至机体内,空间利用率高。
这种结构兴起于90年代,因其速度快、精度高、柔性强等优点使并联机器人成为了现代工业机器人重要部分。优点是结构相对比较简单,方便修理维护,打印速度快,传动效率高,占地面积小。
3d打印机品牌推荐选择云图创智,公司总部在中国深圳,是一家集研发、生产、营销、服务于一体的国际化3D打印机科技公司。云图创智科技旗下自主品牌“Artillery”,产品远销全球80多个国家和地区,拥有数十万全球3D打印用户,成为备受消费者青睐的3D打印机品牌。目前发布了Sidewinder(响尾蛇) X1、Genius(小天才)、Hornet(大黄蜂)、Sidewinder X2、Genius pro等五款FDM3D打印机,机型涵盖从入门到高端。 Sidewinder X1自2019年1月发布以来,凭借卓越领先的旗舰产品性能,极简整合的外观设计,高效平稳打印体验和超高性价比,成为业内标杆级产品
3D打印机的种类是由材料和工艺方法决定的,有多少种材料和工艺方法,应该就有多少种打印机,之前写过一个回答,感觉可以“顺藤摸瓜”,希望对题主有一点帮助
主流的就是粉末烧结、溶融沉积、光固化、层叠法成型,其他技术均是在这几项技术的衍生,赞同王仲庸的分析,学习了!
工作中接触的是激光束和电子束。目前主要研究Arcam 的电子束加工。侧重于金属工业制品。国内好多搞堆焊,激光熔覆的也号称3D打印,叫的有点烂了!
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