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3D打印技术里的工艺划分介绍

更新时间: 2019-12-27 09:51:55  查看次数: 349    
对于3D打印来说,它并不只局限于同样的技术,而是拥有多种技术并能够以不同的方式打印,比如FDM技术,或者SLA技术等。中国机械工程学会将3D打印技术按照材料和实现方式,划分了以下几种:
  • 供丝机制将丝状材质送入到热熔喷头,当丝状材质通过高温熔化之后,被挤出平铺于工作台,如常用的FDM熔融沉积成型工艺等
  • 液态树脂在光照射下迅速发生光聚合反应并从液态转变为固态,如光固化成型工艺SLA等
  • 使用激光将粉末烧结,最终成型。如选择性激光烧结法SLS、选择性激光熔化法SLM等
  • 采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等叠合后所成的制品,比如分层实体制造LOM(Laminated Object Manucturing)等
  • 将粉末材料(如陶瓷粉末、金属粉末)通过喷头用粘接剂将零件成型,比如立体喷印3DP(Three Dimensional Printing)等

实际应用中,前三种的使用非常普遍,接下来对这几种工艺的原理加以介绍:


熔融沉积成型FDM
在3D打印领域,FDM技术的使用最为普遍,该技术的原理是由供丝机制将丝状材质送入到热熔喷头,通过高温加热熔化之后被喷头挤出。在程序的运行控制下,会沿着模型的截面轮廓以及各层的填充轨迹,通过恒定速率堆积。当完成打印一层之后,打印台降低一个层的高度,接着以新的层继续叠加堆积,将所有层都以同的方式处理完毕之后,模型打印结束。FDM技术主要打印的材料包括ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙稀腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PLA (PolylacticAcid聚乳酸)、聚碳酸酯、聚苯矾等。FDM的优点是材料便宜,可打印材料的选择性广,在使用率方面非常高,打印过程简洁,模型表面精细,耐高温,维护简单。缺点是复杂零件制造难度比较大,悬空的地方需加支撑。


光固化成型技术SLA

在快速成形领域,SLA属于最先进入实用化的技术,其工艺过程是根据规定的扫描路径,让紫外激光束在液态树脂的表层发生照射,固化表层给定区域的树脂。当完成一层之后,模型的一层截面就己形成,随之打印台降低一个层的高度,接着以新的层继续重复该程序,将所有层都以同的方式处理完毕之后,模型打印结束。该工艺方法的优点是,成熟度非常高,经过了时间的检验,加工时间少,周期短。缺点是系统造价和维护的费用非常高,使用液体操作,因此对工作环境要求严格。


选择性激光烧结法SLS

SLS工艺使用的能源是高功率的红外激光器,将粉末材料作为产品成型材料,在加工过程中,需要先对粉末进行加热处理,再将其平铺在粉末床上。激光器在软件控制下分层对粉末扫描并烧结在一起,这样就产生了一层截面。接着将粉末床下降一层,再做同样的铺粉和烧结工作,反复该程序。等到全部烧结完后,移除剩下的粉末,即可形成完整烧结之后的产品。该工艺方法优点是制作简单,材料便宜,成型的时间短:但缺点是模型的表面质量差,设备以及运营的费用普遍比较高,所以主要在铸造业应用比较广泛。



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