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3D打印技术,是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造业通过摸具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。
然而,通过专项研究,3D打印主要的技术形式有:选择性激光烧结、直接金属激光烧结、熔融沉积成型、立体平版印刷、数字光处理、熔丝制造、电子束熔化成型、选择性热烧结、粉末层喷头三维打印等等。其中最典型的技术成果有:
选择性激光烧结
SLS工艺又称为选择性激光烧结,是一种快速成形工艺,由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。
由于该类成型方法有着制造工艺简单,柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜,成本低、材料利用率高,成型速度快等特点,针对以上特点SLS法主要应用于铸造业,并且可以用来直接制作快速模具。
直接金属激光烧结
通过使用高能量的激光束再由3D模型数据控制来局部熔化金属基体,同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠,以生成致密的几何形状的实体零件。这种零件制造工艺被称为“直接金属激光烧结技术(Direct Metal Laser-Sintering)”。
熔融沉积成型法
这种工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、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。每完成一层,工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层,如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上。
FDM的优点是材料利用率高;材料成本低;可选材料种类多;工艺简洁。缺点是精度低;复杂构件不易制造,悬臂件需加支撑;表面质量差。该工艺适合于产品的概念建模及形状和功能测试,中等复杂程度的中小原型,不适合制造大型零件。
立体平版印刷快速原型
又称为光敏液相固化法、光固化成形、立体光刻等,是最早出现的技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。它是在树脂槽中盛满液态光敏树脂,使其在激光束或紫外线光点的照射下快速固化。这种工艺方法适用于制造中小型工作,能直接得到塑料产品。它还能代替蜡模制作浇铸模具,以及作为金属喷涂模,环氧树脂模和其它软模的母模,是目前较为成熟的快速原型工艺。
数字光处理:
数字光处理是一项使用在投影仪和背投电视中的显像技术,最早是由德州仪器开发的。目前,数字光处理技术被很多许可制造商所采用,他们销售的产品都是基于德州仪器芯片组的。德国德累斯顿学院也生产有着特殊用途的数字光处理器,并把它称作空间光调节器。
粉末层喷头三维打印:
三维印刷即快速成形技术的一种,它是一种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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术的普及。
本文摘自弘瑞3D打印机,详情咨询其官网
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