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3D打印知识简介

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文章出处: 网责任编辑: 作者: 人气: 发表时间:2017-12-26 14:54:00

 

3D打印技术又名增材制造属于一种快速成型技术,是一个使任何形状的三维固体物品通过数字模型得以快速实现的过程。3D打印的实质是通过计算机辅助设计软件,将某种特定的加工样式进行一系列的数字切片编辑,从而生成一个数字化的模型文件,然后按照模型图的尺寸以某些特定的添加剂作为粘合材料,运用特定的成型设备,即打印机,用液态、粉末态、丝状等的固体金属粉或可塑性高的物质进行分层加工、叠加成型使原料将这些薄型层面逐层培融增加,从而 终打印出真实而立体的固态物体。在工业制造领域这个过程也被称为快速成型过程。故3D打印机也被称之为快速成型机。 

3D打印技术中 核心的技术就是快速成型技术,依据所用材料的性质及片层结构的生成方式的不同,大致可分为光敏树脂选择性固化工艺(SLA)、粉末材料选择性烧结工艺(SLS)、以及丝状材料选择性覆工艺(FDM)

1光敏树脂选择性固化工艺(SLA)

利用了立体雕刻的原理对固体部件进行光固化成型操作,是 早出现并运用 为广泛的一种快速成型技术。其工作原理是:将液态光敏树脂材料放进加工模具中,保持工作台与液面相差一个截面层的高度差,然后聚焦的激光按照计算机预定的程序对光敏树脂表面进行扫描、液体固化,将这个过程循环往复,就可以形成 终的固体工件了。

SLA工艺适合于加工形状或内部结构特别复杂(如镂空部件)及体积小,造型精细如珠宝首饰、艺术品等的产品或零部件。其成型过程自动化程度高,成品表面精度高,尺寸误差小,对概念产品的模型制作,或加工生产流水线上的产品检验和规划流程起到了推进作用。但同时该工艺对精密设备的工作环境及自身的保养也有苟刻的要求,因此制作成本也比较高。且成型工件多为树脂类材料,刚度、强度及耐热性有限,长时间处于自然环境中,容易吸收空气中的水分,造成较严重的形变,故不易于长久保存。同时,光敏材料是一种对环境较有害的材料。

2)粉末材料选择性烧结工艺(SLS)

SLS是利用激光器对粘结剂和塑料的混合型粉末进行烧结,形成离散点,再逐层堆叠,从而形成三维实体产品。具体工作原理是:开始加工前,需要先将工作台温度升至粉末的溶点温度,然后将粉末材料逐层按照横截面的轮廓进行激光烧结,使固态粉末溶化后再凝结,形成预定的工件。烧结完成后需要数小时的冷却处理。

SLS工艺适合于中小型部件的生产,可对零件的功能进行测试性生产。由于其制造工艺简单,材料选择范围广、成型周期短等特点,使得工艺广泛应用于许多工业领域,汽车行业则是其中 为代表性的领域之一。这种工艺可以直接用于对金属、陶瓷或者塑料等材料的加工,加工精度更高。此外,将不同的金属粉末混合烧结,得到不同金属性能的新工件,对工业制造的发展有重要的作用。但由于受到材料颗粒大小及激光束强度的限制,加工后的部件表面有可能会出现很多小孔,因此工件的后期处理工艺比较复杂。

3)丝状材料选择性覆工艺(FDM)

FDM是一种将丝状材料(如工程塑料、聚碳酸酯、尼龙等)进行加热融再合成产品的工艺。工作原理是:热塑性丝状材料被热喷头加热并化成半液态,再通过喷头挤压出工件的横截面轮廓,通过喷头在工作台上的往复运动,逐层形成薄片。重复这个过程,便可生产出 终产品。

相较于其他种打印的加工工艺,FDM工艺不需要昂贵的激光仪器,因此成本较低。十分适合生产有空隙的结构,可以节约原材料和制造时间。同时,这个方法更加环保,加工过程中工件一次成型,不产生多余的加工废料,也不会产生有毒气体或有害化学物质。且易于操作,对加工环境要求不高,因此是办公室环境的理想选择。但相比工艺,对工件加工的精度相对较低,工件表面比较粗糙

此文关键字: 3D打印技术,光敏树脂选择性固化工艺
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