3D打印機(jī)常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)方法

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1、3D打印機(jī)常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)方法 3D打印機(jī)常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)方法 　　3D打印是通過(guò)計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型"分區(qū)";成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。打印機(jī)通過(guò)讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來(lái)，再將各層截面以各種方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來(lái)計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米。打印出來(lái)的"墨水滴";的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，

2、根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開(kāi)發(fā)小組制造模型的需要。 　　常見(jiàn)的技術(shù) 　　目前市場(chǎng)上的快速成型技術(shù)分為3DP技術(shù)、FDM熔融層積成型技術(shù)、SLA立體平版印刷技術(shù)、SLS選區(qū)激光燒結(jié)、DLP激光成型技術(shù)和UV紫外線成型技術(shù)等。其中，采用FDM熔融層積成形技術(shù)的3D打印機(jī)花費(fèi)的成本較低，且占用的成

3、本最小，大部分面向普通消費(fèi)者的3D打印機(jī)都采用此技術(shù)。 　　1.3DP技術(shù)： 　　采用3DP技術(shù)的3D打印機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印技術(shù)，通過(guò)將液態(tài)連結(jié)體鋪放在粉末薄層上，以打印橫截面數(shù)據(jù)的方式逐層創(chuàng)建各部件，創(chuàng)建三維實(shí)體模型，采用這種技術(shù)打印成型的樣品模型與實(shí)際產(chǎn)品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結(jié)果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。3DP技術(shù)工作原理是，先鋪一層粉末，然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區(qū)域，讓材料粉末粘接，形成零件截面，然后不斷重復(fù)鋪粉、噴涂、粘接的過(guò)程，層層疊加，獲得最終打印出來(lái)的零件。 　　3DP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于成型速度快、無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，而

4、且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品，這是其他技術(shù)都比較難以實(shí)現(xiàn)的。3DP技術(shù)的典型設(shè)備，是3DS旗下zcorp的zprinter系列，也是3D照相館使用的設(shè)備，zprinter的z650打印出來(lái)的產(chǎn)品最大可以輸出39萬(wàn)色，色彩方面非常豐富，也是在色彩外觀方面，打印產(chǎn)品最接近于成品的3D打印技術(shù)。 　　但是3DP技術(shù)也有不足，首先粉末粘接的直接成品強(qiáng)度并不高，只能作為測(cè)試原型，其次由于粉末粘接的工作原理，成品表面不如SLA光潔，精細(xì)度也有劣勢(shì)，所以一般為了產(chǎn)生擁有足夠強(qiáng)度的產(chǎn)品，還需要一系列的后續(xù)處理工序。此外，由于制造相關(guān)材料粉末的技術(shù)比較復(fù)雜，成本較高，所以3DP技術(shù)主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，桌面級(jí)

5、別僅有一個(gè)PWDR項(xiàng)目在啟動(dòng)，但仍然處于0.1狀態(tài)，尚需觀察后續(xù)進(jìn)展。 　　2.FDM熔融層積成型技術(shù)： 　　FDM熔融層積成型技術(shù)是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，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，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，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，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。其成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。 　　FDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于制造簡(jiǎn)單，成本低廉，但是桌面級(jí)的FDM打印機(jī)，由于出料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，難以精確控制出料形態(tài)與成型效果，同時(shí)溫度對(duì)于FDM成型效果影響

6、非常大，而桌面級(jí)FDM 3D打印機(jī)通常都缺乏恒溫設(shè)備，因此基于FDM的桌面級(jí)3D打印機(jī)的成品精度通常為0.3mm-0.2mm，少數(shù)高端機(jī)型能夠支持0.1mm層厚，但是受溫度影響非常大，成品效果依然不夠穩(wěn)定。此外，大部分FDM機(jī)型制作的產(chǎn)品邊緣都有分層沉積產(chǎn)生的"臺(tái)階效應(yīng)";，較難達(dá)到所見(jiàn)即所得的3D打印效果，所以在對(duì)精度要求較高的快速成型領(lǐng)域較少采用FDM。 　　3.SLA立體平版印刷技術(shù)： 　　SLA立體平版印刷技術(shù)以光敏樹(shù)脂為原料，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制激光按零件的各分層截面信息在液態(tài)的光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層。一層

7、固化完成后，工作臺(tái)下移一個(gè)層厚的距離，然后在原先固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂，直至得到三維實(shí)體模型。該方法成型速度快，自動(dòng)化程度高，可成形任意復(fù)雜形狀，尺寸精度高，主要應(yīng)用于復(fù)雜、高精度的精細(xì)工件快速成型。 　　4.SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)： 　　SLA立體平版印刷技術(shù)是通過(guò)預(yù)先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料(金屬粉末或非金屬粉末)，然后讓激光在計(jì)算機(jī)控制下按照界面輪廓信息對(duì)實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結(jié)，然后不斷循環(huán)，層層堆積成型。該方法制造工藝簡(jiǎn)單，材料選擇范圍廣，成本較低，成型速度快，主要應(yīng)用于鑄造業(yè)直接制作快速模具。 激光燒結(jié)技術(shù)雖然優(yōu)勢(shì)非常明顯，但是也同樣存在缺陷，首先粉

8、末燒結(jié)的表面粗糙，需要后期處理，其次使用大功率激光器，除了本身的設(shè)備成本，還需要很多輔助保護(hù)工藝，整體技術(shù)難度較大，制造和維護(hù)成本非常高，普通用戶無(wú)法承受，所以應(yīng)用范圍主要集中在高端制造領(lǐng)域，而尚未有桌面級(jí)SLS 3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)的消息，要進(jìn)入普通民用領(lǐng)域，可能還需要一段時(shí)間。 　　5.LOM分層實(shí)體制造法： 　　LOM分層實(shí)體制造法以片材(如紙片、塑料薄膜或復(fù)合材料)為原材料，激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓。切割完一層后，送料機(jī)構(gòu)將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進(jìn)行切割，這樣一層層

9、地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM 常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，還可以直接制造結(jié)構(gòu)件或功能件。 　　6.DLP激光成型技術(shù)： 　　DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似，不過(guò)它是使用高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀來(lái)固化液態(tài)光聚合物，逐層的進(jìn)行光固化，由于每層固化時(shí)通過(guò)幻燈片似的片狀固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術(shù)速度更快。該技術(shù)成型精度高，在材料屬性、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。 　　7.UV紫外線成型技術(shù)： 　　UV紫外線成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似類似，不同的是它利用UV紫外線照射液態(tài)光敏樹(shù)脂，一層一層由下而上堆棧成型，成型的過(guò)程中沒(méi)有噪音產(chǎn)生，在同類技術(shù)中成型的精度最高，通常應(yīng)用于精度要求高的珠寶和手機(jī)外殼等行業(yè)。