解析四種3D打印的成型技術(shù)過(guò)程
魔猴君 知識堂 1323天前
今天為大家介紹下如今主流的四種3D打印技術(shù),有FDM、SLA、SLS和3DP他們的成型技術(shù)過(guò)程。
1.熔融沉積成型(Fused deposition modeling FMD)
FMD可能是目前應用最廣泛的一種工藝,很多消費級的3D打印機都是采用的這種工藝,因為它實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對容易。FMD加熱頭把熱熔性材料(ABS,PA,POM)加熱到臨界狀態(tài)(tài),使其呈現(xiàn)半流體狀態(tài)(tài),然后加熱頭會(huì )在軟件控制下沿CAD確認的二維幾何軌跡運動(dòng),同時(shí)噴頭將半流動(dòng)狀態(tài)(tài)的材料擠壓出來(lái),材料瞬時(shí)凝固形成有輪廓形狀的薄層.
這個(gè)過(guò)程與二維打印機的打印過(guò)程很相似,只不過(guò)從打印頭出來(lái)的不是油墨,而是ABS樹(shù)脂等材料的熔融物,同時(shí)由于3D打印機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)行快速堆積,并每層都是CAD模型確定的軌跡打印出形狀,所以最終能夠打印出設計好的三維物體。
2.光固化立體成型(Stereolithography,SLA)
據(jù)維基百科記載,1984年的第一臺快速成形設備采用的就是光固化立體造型工藝,現(xiàn)在的快速成型設備中,以SLA的研究最為深入運用也最為廣泛。平時(shí)我們通常將這種工藝簡(jiǎn)稱(chēng)“光固化”,該工藝的基礎是能在紫外光照射下產(chǎn)生聚合反應的光敏樹(shù)脂
與其它3D打印工藝一樣,SLA光固化設備也會(huì )在開(kāi)始“打印”物體前,將物體的三維數(shù)字模型切片。然后在電腦控制下,紫外激光會(huì )沿著(zhù)零件各分層截面輪廓,對液態(tài)(tài)樹(shù)脂進(jìn)行逐點(diǎn)掃描。被掃描到的樹(shù)脂薄層會(huì )產(chǎn)生聚合反應,由點(diǎn)逐漸形成線(xiàn),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(shù)脂保持原來(lái)的液態(tài)(tài)。
當一層固化完畢,升降工作臺移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離,在上一層已經(jīng)固化的樹(shù)脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)(tài)樹(shù)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)(huán)往復,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雜(如空心零件)和特別精細(如工藝品、首飾等)的零件。
3、選擇性激光燒結(SLS)
數(shù)字模型分層切割與逐層制造是3D打印工藝的基礎,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(shù)脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復合物的粉末.
先將一層很?。▉喓撩準墸┑腦戲畚翠佋詮ぷ髖_上,接著(zhù)在電腦控制下的激光束通過(guò)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(guò)的粉末就燒結成一定厚度的實(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,隨后對下一層進(jìn)行掃描。先根據(jù)物體截層厚度升降工作臺,鋪粉滾筒再次將粉末鋪平,然后再開(kāi)始新一層的掃描。如此反復,直至掃描完所有層面。去掉多余粉末,再經(jīng)過(guò)打磨、烘干等適當?shù)暮筇幚?,即可獲得零件。
4、三維印刷工藝(3D printing,3DP)3DP
也被稱(chēng)為粘合噴射、噴墨粉末打印。這種3D打印技術(shù)的工作方式和傳統(tǒng)的二維噴墨打印最為接近。和SLS工藝相同,3DP技術(shù)也是通過(guò)將粉末粘結成整體來(lái)制作零部件,但是它不是通過(guò)激光熔融的方式粘結,而是通過(guò)噴頭噴出的粘結劑來(lái)完成粘結工作。
噴頭在電腦控制下,按照模型截面的二維數(shù)據(jù)運行,選擇性地在相應位置噴射粘結劑,最終構成層。在每一層粘結完畢后,成型缸下降一個(gè)等于層厚度的距離,供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并由鋪粉輥推到成型缸,鋪平再被壓實(shí)。如此循環(huán)(huán),直至完成整個(gè)物體的粘結。
3DP技術(shù)作為3D打印技術(shù)之一,是繼SLS、FDM等應用最為廣泛的快速成型工藝技術(shù)后發(fā)(fā)展前景最為看好的一項快速成型技術(shù)。憑借快捷、適用范圍廣、精細度高等獨特的優(yōu)(yōu)勢,3DP技術(shù)得到很多優(yōu)(yōu)秀的3D打印行業(yè)(yè)公司的關(guān)注。