3d打印技术原理
3D打印(3D printing)技术又称三维打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等都可以用该技术制造出来。
3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称,其基本原理都是叠层制造,由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状,而在Z坐标间断地作层面厚度的位移,最终形成三维制件。目前市场上的快速成型技术分为3DP 技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体光固化技术及SLS选择性激光烧结技术等。
>>>>SLA立体光固化技术
SLA立体光固化技术:SLA全称Stereolithography。它用激光选择性地让需要成型的液态光敏树脂发生聚合反应变硬,从而造型。SLA有两大类,一种是Objet为代表的,从下到上打印的。另一种是FormLabs为代表的,从上往下打印的。
优势:精度高,能够实现复杂的造型,成品表面光滑。
典型材料:光敏树脂。
(打印材料:光敏树脂)
工作原理:
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使表面特定区域内的一层树脂固化,生成打印物件的一个截面;然后升降台下降一定距离,固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行扫描,粘结在前一固化层上,这样层层叠加构成一个三维实体。
>>>>SLS选择性激光烧结技术
SLS全称Selective Laser Sintering(选择性激光烧结)。和SLA类似,SLS使用激光。和SLA不同的是,SLS用的不是液态的光敏树脂,而是粉末。激光的能量让粉末产生高温和相邻的粉末发生烧结反应连接在一起。
优势:能够实现复杂的造型,金属粉可直接作为支撑,多种金属粉末可作为原料。
典型材料:尼龙粉末、金属粉末、陶瓷粉末、砂子。
(打印材料:尼龙)
(打印材料:金属粉末)
工作原理:
SLS,选择性激光烧结。在工作台上均匀铺上一层很薄的粉未,激光束在计算机控制下有选择性地进行烧结,使其固化。完成一层后,工作台下移一个层厚的距离,再铺上一层粉末继续烧结。
>>>>DMLS直接金属激光烧结技术
可以支持几乎任何合金材料原料,具有高精度、高强度,速度快,成品表面光滑等特性,一般应用于航空航天以及工业用配件制造行业,可用于高阶模具设计等。
优势:支持合金材料,高精度、高强度,成品表面光滑
典型材料:金属粉末
(打印材料:金属粉末)
工作原理:DMLS,金属直接表面烧结。通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。
>>>>FDM熔融层积成型技术
FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化,同时三维喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息,将材料选择性地涂敷在工作台上,快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后,机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层,直至形成整个实体造型。其成型材料种类多,成型件强度高、精度较高,主要适用于成型小塑料件。
优势:价格便宜,适合消费级领域。
典型材料:ABS塑料、PLA塑料、泥浆(用于建筑类)。
(打印材料:ABS塑料)
工作原理:FDM,熔融挤出。熔融沉积成型工艺、将各种丝材(如ABS、PLA)加热熔化进而堆积成型方法。
>>>>3DP技术
3DP全称Three Dimensional Printing(三维打印)。这才是真正的3D打印!因为这种技术和平面打印非常相似,连打印头都是直接用平面打印机的。和SLS类似,这个技术的原料也是粉末状的。
优势:能够实现全彩打印,直接将粉末作为支撑,多种类型的粉末可以作为原料。
典型材料:塑料粉末、金属粉末、陶瓷粉末、玻璃、砂子。
(打印材料:全彩砂岩)
(打印材料:陶瓷粉末)
(打印材料:钢金属粉末)
(打印材料:不锈钢金属粉末)
工作原理:
典型的3DP打印机有两个箱体。如上图所示,左边为储粉缸,右边为成型缸。打印时,左边会上升一层(一般为0.1mm),右边会下降一层,滚粉辊把粉末从储粉缸带到成型缸,铺上厚度为0.1mm的粉末。打印机头根据电脑数据把液体打印到粉末上。(平面打印机的Y轴是纸在动,而3DP的Y轴是打印头在动)液体要么是粘合剂要么是水(用于激活粉末中粉状粘合剂)。
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>>>>PolyJet打印技术
以超薄层的状态将感光聚合材料一层一层地喷射到构建托盘上,直至部件制作完成。每一层感光聚合材料在被喷射后立即用紫外线光进行凝固,从而制作出完全凝固的模型。可以立即进行搬运与使用,而无需事后凝固。由于这种技术打印出来的产品细节非常精细,所以我们也将其称为高精细树脂。
优势:精度高,允许一个产品中含多种材料。
典型材料:光敏树脂,树脂,蜡。
(打印材料:树脂)
工作原理:Polyjet,类似喷墨技术,将材料喷射在平台上,再用光进行凝固。
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>>>>失蜡铸造技术
这种技术怎么理解?打印黄金、银、青铜和黄铜制品,我们使用的是蜡模打印和铸造技术。这种技术将现代的3D打印技术和传统的金属铸造技术结合在了一起。
优势:能够实现复杂的模型,成型效果好,表面光滑,可以用于打印金属首饰
典型材料:金、银、铜、青铜、黄铜
(打印材料:金属粉末)
(打印材料:银金属粉末)
(打印材料:铜金属粉末)
(打印材料:青铜金属粉末)
(打印材料:黄铜金属粉末)
工作原理:
首先要3D打印出蜡模。这步使用的是一种SLA技术,让蜡状的树脂凝固成型。支撑结构也一起打印以确保某些部分不会断掉。接下来,将会在你的模型上面安装一个或者多个浇注口。然后在通过浇注口把模型附加在蜡树上(和其它的模型一起)。紧接着将蜡树放在瓶子里,覆盖上石膏。当石膏凝固后,就就形成了铸造技术的模具。接下来,将石膏模放在炉子里加热几小时,直到蜡完全融化。
接着,金属熔液被倒入蜡模留下的洞内。一旦金属冷却和凝固后,石膏模就会碎掉,用手将金属模型拿出来。最后,再用锉刀和砂纸将浇注口除去。接下来,经过打磨、抛光和喷砂处理,就可以达到你想要的效果了。
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