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                      3D打印技術分類及行業應用

                      作為一系列快速成型技術統稱的3D打印(3DP),是基于數字模型文件通過使用粉末狀金屬或者是塑料等能夠粘合的材料,憑借快速原型機在X-Y平面內以掃描的形式完成物件的截面形狀,利用逐層打印的方法來構造物體的技術。到目前為止市場上常見的技術就有SLS(粉末材料選擇性激光燒結)技術、和SLA相似的DLP(數字光投影)技術、SLA(光敏樹脂選擇性固化,簡稱光固化)、FDM(熔融沉積)技術等,在這些技術當中SLA和SLS與激光技術是密不可分的。

                      粉末燒結技術

                      SLS技術采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面,并加熱至恰好低于該粉末燒結點的某一溫度,控制系統控制激光束(一般采用紅外激光)按照該層的截面輪廓在粉層上掃描,使粉末的溫度升到熔化點,進行燒結并與下面已成型的部分實現粘結。一層完成后,工作臺下降一層厚度,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實粉末,進行新一層截面的燒結,直至完成整個模型。

                      這種技術可以采用多種材料,其中金屬粉末材料加工是目前3D打印技術中最熱門的發展方向之一,而且它的材料利用率是幾種常見3D打印技術中最高的。但也存在成品表面粗糙、燒結過程有異味、無法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件,成型大尺寸零件時容易發生翹曲變形的優點。尤其是加工前需要2小時的預熱時間;零件構建后更要花5至10小時時間冷卻,才能從粉末缸中取出,這大大降低了加工效率。

                      熔融技術

                      FDM技術是通過加熱裝置,將ABS、PLA等絲狀的熱熔性材料加熱融化,同時三維噴頭在計算機的控制下,根據截面輪廓信息,將材料選擇性地涂敷在工作臺上,快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后,機器工作臺下降一個高度(即分層厚度)再成型下一層,直至形成整個實體造型。

                      這種技術不需要激光器等貴重元器件,因此價格便宜。同時其最大的優點在于加工過程中無毒無異味,對健康沒有負面影響。但加工效率低,精度差,表面粗糙是他無法解決的問題。

                      光固化技術

                      SLA技術是在液槽中充滿液態光敏樹脂,其在激光器所發射的紫外激光束照射下,會快速固化。在成型開始時,可升降工作臺處于液面以下,剛好一個截面層厚的高度。通過透鏡聚焦后的激光束,按照機器指令將截面輪廓沿液面進行掃描。掃描區域的樹脂快速固化,從而完成一層截面的加工過程,得到一層塑料薄片。然后,工作臺下降一層截面層厚的高度,再固化另一層截面。這樣層層疊加構成建構三維實體。

                      這一技術發展時間最長,工藝最成熟,應用最廣泛,且加工精度最高,表面也比較光滑。但需要設計支撐結構,而支撐結構需要在未完全固化時去除,容易破壞成型件。同時,由于SLA系統是需要對液體進行操作的精密設備,因此對周圍環境要求嚴苛。其加工的樹脂材料存在價格貴,固化后較脆、易斷裂,可加工性差、不利于長時間保存的缺陷。

                      DLP激光成型技術和SLA立體平版印刷技術相似,都是利用外部光源逐層固化液態的光聚合物,不過它使用的光源是高分辨率的數字光處理器(DLP)投影儀。由于DLP在每層固化時是整片固化,而SLA技術是利用激光從點到線,從線到面,因此DLP的速度比SLA技術速度快得多。該技術成型精度較高,在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

                      DLP較其它類型的3D打印技術有其獨特的優勢。首先,沒有移動光束,振動偏差小沒有活動噴頭,完全沒有材料阻塞問題,沒有加熱部件,提高了電氣安全性,打印準備時間短,節省能源,首次耗材添加量遠少于其它設備,節省用戶成本。其次,可制造較為精細的零部件,以珠寶為例,量產的打印戒指可在一定程度上降低生產成本,并且打印完成后可直接進行失蠟鑄造,產品的生產周期相對于傳統工藝,縮短了一倍以上的時間。受價格越來越低、打印成本越來越低、操作越來越簡單等因素,基于DLP成型技術的3D打印機越來越被消費者所接受。目前,DLP 3D打印技術應用領域較多,醫療、建筑、運輸、航天、考古、教育、工業制造、珠寶首飾、玩具等領域都有涉及。

                      轉載請注明:中國3D智造網 » 3D打印技術分類及行業應用

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