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常用3D打印工作原理

2019-07-02 11:43:27 69

  什么是3D打印?

  3D打印是用于构建三维结构和立体物体的制造技术。3D打印是一种附加制造(AM)技术:最终的目标是通过在上面加上一层材料(反对减法制造方法,如雕刻,为了形成最终目标而需要移除石头)而创建的。

  为了创建一个实体对象,3D打印机在3D文件的设计(通常称为STL格式文件)的基础上,在打印床(也称为构建平台)上沉积打印材料。用于FFF和FDM 3D打印机的材料通常是熔融的,一层一层地沉积。每一层都很薄,并且很快凝固,从而形成三维物体。大多数桌面3D打印机使用塑料长丝线轴作为消耗品。有很多3D打印技术。

  3D打印技术

  目前有许多类型的3D打印技术在商业上或在早期开发阶段可用。这些添加剂制造技术中的每一种都需要一种特定类型的3D打印材料:从塑料长丝(PLA,ABS…)到感光树脂到粉末材料(金属、塑料等)。这些3D打印技术具有多种优点,可以用于特定的应用和用例。

3D打印快速成型原理

  3D打印技术有三大类:

  (FFF and FDM):在3D打印机的构建平台上熔化并沉积塑料丝,以逐层形成对象。

  SLA用激光或投影仪固化液体感光树脂,在3D打印机的树脂罐中直接形成物件。使用光聚合(光敏树脂通过光源固化)最常见的3D打印技术称为立体光刻。

  (SLS, SLM, DMLS…)通过激光烧结或熔化粉末材料,将粉末的颗粒粘结或熔化在一起(烧结)以获得固体结构。选择性激光烧结(SLS)技术是最常见的基于粉末的3D打印技术,虽然存在几个衍生过程。

  摆脱传统制造技术的许多限制,3D打印机是一个伟大的工具,快速成型,最常见的用途之一。先进的3D打印系统也可用于直接制造终端产品,如航空航天行业的一部分。

  3D打印的兴起已经极大地影响了许多行业的制造和设计过程。

  挤出:FDM(熔融沉积建模)和FFF(熔融灯丝制造)

  熔融沉积建模(FDM)与FFF(熔融灯丝制造)

  挤出(也称为频分复用用于熔融沉积建模或快速傅里叶变换对于熔融灯丝制造来说,是最常见的3D打印技术,被大多数桌面3D打印机所使用。挤出采用塑料丝(PLA或ABS)作为印刷材料。在3D打印机的打印头(挤出机)中加热和熔化灯丝。3D打印头在两个水平轴(X和Y轴)上移动,而支撑构建平台对象的托盘在Z轴上垂直移动。

  3D打印机将熔化的丝层逐层沉积,每层在其他层上,以3D构建物体。当一层完成时,保持物体的托盘非常轻微地下降,挤压过程恢复,在前一层上沉积一层新的熔融灯丝。沉积层融合在一起熔化的塑料很快凝固,形成一个立体的三维物体。当一层完成时,保持物体的托盘非常轻微地下降,并且层压过程恢复,在上一层上熔化的灯丝上沉积新层。沉积层融合在一起熔化的塑料很快凝固,形成一个立体的三维物体。

SLA、光敏树脂3D打印材料

  光聚合与树脂3D印刷:SLA和DLP

  树脂3D打印机如何工作?

  使用SLA或DLP技术的树脂3D打印机基于光聚合工艺:3D打印机储箱中包含的树脂通过光源(激光或投影仪)固化(硬化)以逐层形成对象。树脂3D打印机使用液体树脂作为3D打印材料,而塑料塑料丝用于挤出3D打印机。

  在SLA或DLP 3D打印机中用作印刷材料的树脂是光敏的。光聚合物(光树脂)当暴露于特定的光束时会凝固。在SLA或DLP 3D打印过程中,托盘(构建平台)被浸入液体树脂罐内,靠近表面。投影仪或激光束发射光,这将固化液体树脂逐点(SLA)或逐层(DLP)。一旦一层完成,托盘被稍微深入到容器中,并且重复该过程以创建附加层,与先前的层融合以形成最终对象。

  SLA或DLP 3D打印机被推荐用于3D打印对象,具有很高的细节级别,并且需要平滑的表面光洁度。树脂3D打印机通常用于制造铸造模具,通常在珠宝饰品或牙应用

  什么是SLA,它是如何工作的?

  立体光刻术,称为SLA是SLA 3D打印机使用的附加制造工艺。紫外线(UV)光通过激光束投射以固化罐中包含的液体树脂并逐层形成物体。在SLA 3D打印机中,树脂罐(也称为VAT)填充有光固化液体树脂(光聚合物树脂)。UV激光束跟踪树脂罐中的3D设计的形状,并固化可固化树脂以形成逐点(高精度)和逐层的最终目标。

  DLP 3D打印机(数字光处理)

  数字光处理是一种被称为DLP的3D打印技术,用于DLP 3D打印机。所述物体是通过使用数字光投影仪作为UV光源固化光反应树脂而形成的。在DLP 3D打印机中使用的投影仪可以是常规的视频投影仪,其分辨率将决定3D打印分辨率。DLP 3D打印机正在获得牵引力,特别是由于其优越的打印速度,由于光投影机,硬化树脂层逐层,而不是逐点,因为激光在SLA 3D打印机使用

  SLA与DLP:树脂3D打印技术比较

  SLA和DLP的主要区别在于,在DLP中,树脂被逐层固化,因为UV光由投影仪发射,而在SLA,物体通过激光光源逐点形成。

  在DLP中,组成最终对象的层被一次固化,因为投影仪投射光的表面而不是作为激光的单个点。

  在SLA中,由于UV光源为激光,光敏树脂逐点固化,形成固体线,形成层。因此,SLA更准确,但也可能是一个较慢的3D打印过程。激光也更昂贵和难以维护的设备件,而投影仪,可以很容易找到并使用可更换的灯。

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