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3D打印技术主要有哪些工艺流程?

2017-03-05 21:41阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1215566322

1、熔融沉积造型(FDM)
FDM加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，使其呈现半流体状态，然后加热头会在
软件
控制下沿CAD 确定的二维几何轨迹运动，同时喷头将半流动状态的材料挤压出来，材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。
2、光固化立体造型（SLA）
SLA 光固化设备在开始“打印”物体前，将物体的三维数字模型切片。然后电脑控制下，紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。
3、选择性激光烧结（SLS）
SLS 工艺与SLA 光固化工艺还有相似之处，即都需要借助激光将物质固化为整体。不同的是，SLS 工艺使用的是红外激光束，材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。
4、层片叠加制造（LOM）
在层片叠加制造工艺中，机器会将单面涂有热溶胶的箔材通过热辊加热，热溶胶在加热状态下可产生粘性，所以由纸、陶瓷箔、金属箔等构成的材料就会粘接在一起。接着，上方的激光器按照
C
AD 模型分层数据，用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓。然后再铺上新的一层箔材，通过热压装置将其与下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割。然后重复这个过程，直至整个零部件打印完成。
5、三维印刷工艺（3DP）
从工作方式来看，三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS 工艺一样，3DP 也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件，不同之处在于，它不是通过激光熔融的方式粘结，而是通过喷头喷出的粘结剂。喷头在电脑控制下，按照模型截面的二
维数据运行，选择性地在相应位置喷射粘结剂，最终构成层。在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个等于层厚度的距离，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并由铺粉辊推到成型缸，铺平再被压实。如此循环，直至完成整个物体的粘结。
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目前的3D打印技术具体有哪几种类型？


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工业3D打印的原理是使用激光器，属于激光专业。
有关3D打印类型，有3个比较常规的技术普及。不同的工艺使用的相应材料也不一样：
FDM打印技术
技术原理：
FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉积)。
FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下 一层，直至形成整个实体造型。
  • FDM技术的优点：
1） 操作环境干净、安全，材料无毒，可以在办公室、家庭环境下进行，没有产生毒气和化学污染的危险。
2） 无需激光器等贵重元器件，因此价格便宜。
3） 原材料为卷轴丝形式，节省空间，易于搬运和替换。
4） 材料利用率高，可备选材料很多，价格也相对便宜。
  • FDM技术的缺点：
1） 成形后表面粗糙，需后续抛光处理。最高精度只能为0.1mm。
2） 速度较慢，因为喷头做机械运动。
3） 需要材料作为支撑结构。
SLS打印技术
技术原理：
SLS(Selective LaserSintering，粉末材料选择性激光烧结)。
该技术采用铺粉将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升到熔化点，进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。一层完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
  • SLS技术的优点：
1）可用多种材料。其可用材料包括高分子、金属、陶瓷、石膏、尼龙等多种粉末材料。特别是金属粉末材料，是目前3D打印技术中最热门的发展方向之一。
2）制造工艺简单。由于可用材料比较多，该工艺按材料的不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构建或部件及工具。
3）高精度。一般能够达到工件整体范围内（0.05-2.5）mm的公差。
4）无需支撑结构。叠层过程出现的悬空层可直接由未烧结的粉末来支撑。
5）材料利用率高。由于不需要支撑，无需添加底座，为常见几种3D打印技术中材料利用率最高的，且价格相对便宜。
  • SLS技术的缺点：
1）表面粗糙。由于原材料是粉状的，原型建造是由材料粉层经过加热熔化实现逐层粘结的，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面质量不高。
2）烧结过程有异味。 SLS工艺中粉层需要激光使其加热达到熔化状态，高分子材料或者粉粒在激光烧结时会挥发异味气体。
3）无法直接成型高性能的金属盒陶瓷零件，成型大尺寸零件时容易发生翘曲变形。
4）加工时间长。加工前，要有2小时的预热时间；零件构建后，要花5~10小时时间冷却，才能从粉末缸中取出。
5）由于使用了大功率激光器，除了本身的设备成本，还需要很多辅助保护工艺，整体技术难度大，制造和维护成本非常高，普通用户无法承受
SLA打印技术
技术原理：
SLA(Stereo LithographyApparatus，光敏树脂选择性固化)。
在液槽中充满液态光敏树脂，其在激光器所发射的紫外激光束照射下，会快速固化（SLA与SLS所用的激光不同，SLA用的是紫外激光，而SLS用的是红外激光）。在成型开始时，可升降工作台处于液面以下，刚好一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束，按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化，从而完成一层截面的加工过程，得到一层塑料薄片。然后，工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面。这样层层叠加构成建构三维实体。
  • SLA技术的优点：
1） 发展时间最长，工艺最成熟，应用最广泛。在全世界安装的快速成型机中，光固化成型系统约占60%。
2） 成型速度较快，系统工作稳定。
3） 具有高度柔性。
4） 精度很高，可以做到微米级别，比如0.025mm。
5） 表面质量好，比较光滑：适合做精细零件。
  • SLA技术的缺点：
1） 需要设计支撑结构。支撑结构需要未完全固化时去除，容易破坏成型件。
2） 设备造价高昂，而且使用和维护成本都不低。SLA系统需要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻。
3） 光敏树脂有轻微毒性，对环境有污染，对部分人体皮肤有过敏反应。
4） 树脂材料价格贵，但成型后强度、刚度、耐热性都有限，不利于长时间保存。
5） 由于材料是树脂，温度过高会熔化，工作温度不能超过100℃。且固化后较脆，易断裂，可加工性不好。成型件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。
发布于 2016-08-18

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