3D打印經(jīng)過幾十年的發(fā)展,在制造業(yè)中其加工能力被越來越多的工程師認(rèn)可。對(duì)于剛剛接觸3D打印的人來說,3D打印有多種工藝可供選擇,網(wǎng)上一些介紹資料令人眼花繚亂,一些落后過時(shí)的工藝如LOM也有大篇的講解,了解這些淘汰的技術(shù)顯然沒有實(shí)際意義,今天我們就來簡(jiǎn)短地介紹一下目前應(yīng)用最廣的幾種工藝,帶你快速入門3D打印。
FDM(Fused Deposition Modeling)熔融沉積成型
FDM是目前應(yīng)用最廣泛的一種工藝,很多消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)都是采用的這種工藝,因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)來相對(duì)容易:
FDM加熱頭把熱熔性材料(ABS樹脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態(tài),使其呈現(xiàn)半流體狀態(tài),然后加熱頭會(huì)在軟件控制下沿CAD 確定的二維幾何軌跡運(yùn)動(dòng),同時(shí)噴頭將半流動(dòng)狀態(tài)的材料擠壓出來,材料瞬時(shí)凝固形成有輪廓形狀的薄層。
這個(gè)過程與二維打印機(jī)的打印過程很相似,只不過從打印頭出來的不是油墨,而是ABS樹脂等材料的熔融物。同時(shí)由于3D 打印機(jī)的打印頭或底座能夠在垂直方向移動(dòng),所以它能讓材料逐層進(jìn)行快速累積,并且每層都是CAD模型確定的軌跡打印出確定的形狀,所以最終能夠打印出設(shè)計(jì)好的三維物體。

SLA(Stereolithography)光固化成型
據(jù)維基百科記載,1984年的第一臺(tái)快速成形設(shè)備采用的就是光固化立體造型工藝,現(xiàn)在的快速成型設(shè)備中,以SLA的研究最為深入,運(yùn)用也最為廣泛。平時(shí)我們通常將這種工藝簡(jiǎn)稱“光固化”,該工藝的基礎(chǔ)是能在紫外光照射下產(chǎn)生聚合反應(yīng)的光敏樹脂。
與其它3D 打印工藝一樣,SLA 光固化設(shè)備也會(huì)在開始“打印”物體前,將物體的三維數(shù)字模型切片。然后電腦控制下,紫外激光會(huì)沿著零件各分層截面輪廓,對(duì)液態(tài)樹脂進(jìn)行逐點(diǎn)掃描。被掃描到的樹脂薄層會(huì)產(chǎn)生聚合反應(yīng),由點(diǎn)逐漸形成線,最終形成零件的一個(gè)薄層的固化截面,而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)。
當(dāng)一層固化完畢,升降工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離,在上一層已經(jīng)固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂,用以進(jìn)行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上,如此循環(huán)往復(fù),直到整個(gè)零件原型制造完畢。
SLA工藝的特點(diǎn)是,能夠呈現(xiàn)較高的精度和較好的表面質(zhì)量,并能制造形狀特別復(fù)雜(如空心零件)和特別精細(xì)(如工藝品、首飾等)的零件。

SLS(Selective Laser Sintering)選擇性激光燒結(jié)成型
數(shù)字模型分層切割與逐層制造是3D 打印工藝的基礎(chǔ),這里往后就不再贅述了。除此之外,SLS 工藝與SLA 光固化工藝還有相似之處,即都需要借助激光將物質(zhì)固化為整體。不同的是,SLS 工藝使用的是紅外激光束,材料則由光敏樹脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復(fù)合物的粉末。
先將一層很薄的原料粉未鋪在工作臺(tái)上,接著在電腦控制下的激光束通過掃描器以一定的速度和能量密度,按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描。激光掃描過的粉末就燒結(jié)成一定厚度的實(shí)體片層,未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。
一層掃描完畢,隨后對(duì)下一層進(jìn)行掃描。先根據(jù)物體截層厚度升降工作臺(tái),鋪粉滾筒再次將粉末鋪平,然后再開始新一層的掃描。如此反復(fù),直至掃描完所有層面。去掉多余粉末,再經(jīng)過打磨、烘干等適當(dāng)?shù)暮筇幚恚纯色@得零件。
目前應(yīng)用此工藝時(shí),以蠟粉末及塑料粉末作為原料較多,而用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行粘接或燒結(jié)的工藝尚未實(shí)際應(yīng)用。

當(dāng)然最近也有新的工藝誕生,如美國(guó)Carbon公司的CLIP工藝,惠普的MJF工藝。印夢(mèng)園會(huì)持續(xù)關(guān)注這些新工藝,并將它們加入到印夢(mèng)園的打印服務(wù)當(dāng)中。
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