3D打印基礎

3D打印技術(快速成型技術):通過CAD設計數據,採用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術,相對於傳統的材料去除加工技術,是一種“自下而上”的材料累加的製造方法。即一種利用三維模型數據通過連接材料獲得實體的工藝,通常為逐層疊加,是與去除材料的製造方法截然不同的工藝。

其加工過程基於“離散/堆積成型”思想。對三維模型進行切片處理時,層厚越小,成型精度越高,但成型時間也越長,效率也越低。

等材製造:在製造過程中,材料僅發生了形狀的變化,其質量基本上沒有發生變化。如:鑄造、鍛造、焊接等。

減材製造:在製造過程中,材料不斷減少。如: 車削、銑削、刨削、磨削、鑽削等

增材製造:在製造過程中,材料不斷增加。如: SLA、SLS、SLM、FDM、3DP、LOM、DIW等。

1982年,美國人J.E.Blanther 首次提出疊層製造方法。他在其美國專利(#473901)中,建議用分層製造的方法來構成地形圖。該方法的原理是:將地形圖的輪廓線壓印在一系列的蠟片上,然後按照輪廓線切割各蠟片,並將切割後的蠟片粘結在一起,熨平表面,從而得到對應的三維地形圖。

3D打印基礎

3D打印和傳統打印的區別

3D打印技術的基本原理

① 首先設計出所需產品或零件的計算機三維模型(如CAD模型);

② 然後根據工藝要求,按照一定的規則將該模型離散為一系列有序的二維單元,一般在Z向將其按一定厚度進行離散(也稱為分層),把原來的三維CAD模型變成一系列的二維層片;

③ 再根據每個層片的輪廓信息,進行工藝規劃,選擇合適的加工參數,自動生產數控代碼;

④ 最後由成型系統接受控制指令,將一系列層片自動成型並將它們連接起來,得到一個三維物理實體。

流程簡介

前處理:三維建模、模型載入與數據處理、模型切片處理。

成型加工:讀入數據文件、成型加工。

後處理:機械處理、化學處理、熱處理、表面塗層處理。

按成型工藝分類:

1) 基於激光或其他光源的成型技術,包括光固化成型(SLA)工藝、選區激光燒結(SLS)工藝、選區激光熔化(SLM)工藝、電子束熔融成型(EBM)工藝、分層實體制造(LOM)工藝等。

2) 基於噴射的成型技術,包括熔融沉積製造(FDM)工藝、三維印刷成型(3DP)工藝、漿料直寫(DIW)工藝等。

按加工材料分類:

1)液態材料的快速成型技術。

2)離散顆粒材料的快速成型技術。

3)實體薄片材料的快速成型技術。

3D打印基礎

按材料劃分

目前最常見的技術有光固化成型(SLA)、選區激光燒結(SLS)、分層實體制造(LOM)、熔融沉積製造(FDM)、三維印刷成型(3DP)這五種

行業裡對打印機沒有明確的分類,但根據價格以及面向的對象3D打印機可以分為以下三類:

個人級3D打印機:大部分國產的3D打印機都是基於國外開源技術延伸的,由於採用了開源技術,技術成本得到了很大的壓縮因此售價在3千至1萬不等,十分有吸引力。國外進口的品牌個人3D打印機價格都在2萬至4萬之間。設備打印材料都以ABS 塑料或者PLA塑料為主。主要滿足個人用戶生活中的使用要求,因此各項技術指標都並不突出,優點在於體積小巧,性價比高。

專業級3D打印機:專業級的3D打印機,可供選擇的成型技術和耗材(塑料、尼龍、光敏樹脂、高分子、金屬粉末等)就要比個人3D 打印機要豐富很多。設備結構和技術原理相比起來更先進自動化更高,應用軟件的功能以及設備的穩定性也是個人3D打印機望塵莫及。這類設備售價都在十幾萬至上百萬人民幣。

工業級3D打印機:工業級的設備除了要滿足材料上面的特殊性,製造大尺寸的物件等要求。更關鍵是物品製造後它需要符合一些列的特殊應用的標準,因為這類設備製造出來的物體是直接應用的。比如飛機制造中用到的鈦合金材料,就需要對物件的剛性、韌性、強度等等參數有一系列的要求。由於很多設備是根據需求定製的因此價格很難估量了。


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