3d打印機的主要技術(shù)平臺與優(yōu)缺點

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1、3D打印機的主要技術(shù)平臺及優(yōu)缺點3D打印技術(shù)從狹義上來說主要是指增材成型技術(shù)，從成型工藝上看，3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法，通過快速自動成型系統(tǒng)與計算機數(shù)據(jù)模型結(jié)合，無需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機械加工就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。3D打印，俗稱“三維打印技術(shù)”或“快速制造技術(shù)”，是對一系列“增材制造”技術(shù)的總稱。那么，3D打印技術(shù)主要分為哪幾種，優(yōu)缺點是什么呢？以下詳細(xì)說明：一、FDM：熔融沉積成型工藝熔融沉積成型工藝（FusedDepositionMo

2、del-ing,FDM）是繼LOM工藝和SLA工藝之后發(fā)展起來的一種3D打印技術(shù)。該技術(shù)于1988年發(fā)明，隨后Stratasys公司成立并在1992年推出了世界上第一臺基于FDM技術(shù)的3D打印機——“3D造型者（3DModeler）”，這也標(biāo)志著FDM技術(shù)步入商用階段。國內(nèi)的清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京殷華公司、中科院廣州電子技術(shù)有限公司都是較早引進(jìn)FDM技術(shù)并進(jìn)行研究的科研單位。FDM工藝無需激光系統(tǒng)的支持，所用的成型材料也相對低廉，總體性價比高，這也是眾多開源桌面3D打印機主要采用的技術(shù)方案。FDM成型原理：熔

3、融沉積有時候又被稱為熔絲沉積，它將絲狀的熱熔性材料進(jìn)行加熱融化，通過帶有微細(xì)噴嘴的擠出機把材料擠出來。噴頭可以沿X軸的方向進(jìn)行移動，工作臺則沿Y軸和Z軸方向移動（當(dāng)然不同的設(shè)備其機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計也許不一樣），熔融的絲材被擠出后隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺將按預(yù)定的增量下降一個厚度，然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。下面我們一起來看看FDM的詳細(xì)技術(shù)原理（如圖1）。FDM成型技術(shù)的優(yōu)點：（1）成本低。熔融沉積造型技術(shù)用液化器代替了激光器，設(shè)備費用低；另外原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)

4、的污染，使得成型成本大大降低。（2）原材料以材料卷得的形式提供，易于粉末材料搬運和儲存以及快速更換；（3）原材料在成型過程中無化學(xué)變化，相對金屬粉末，樹脂固化制件成型的變形小。FDM成型技術(shù)的缺點：（1）需要配合支撐結(jié)構(gòu)打內(nèi)腔模型時，支撐面效果欠佳。（2）需要對整個截面進(jìn)行逐步打印，成型時間較長，成型速度相對SLA慢7%左右。二、SLA與DLP：立體光固化成型工藝SLA立體光固化成型工藝又稱立體光刻成型，該工藝最早于1984年提出并獲得美國國家專利，是最早發(fā)展起來的3D打印技術(shù)之一。該專利申請兩年后便成立了3D

5、Systems公司，并于1988年發(fā)布了世界上第一臺商用3D打印機SLA-250。SLA工藝以光敏樹脂作為材料，在計算機的控制下紫外激光將對液態(tài)的光敏樹脂進(jìn)行掃描從而讓其逐層凝固成型，SLA工藝能以簡潔且全自動的方式制造出精度極高的幾何立體模型；DLP投影成型技術(shù)導(dǎo)引:為了提高光固化成型速度，由之前激光掃描固化提高到固化更快面積更大的投影固化技術(shù)；SLA激光光固化成型原理：液槽中會先盛滿液態(tài)的光敏樹脂，氦-鎘激光器或氬離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計算機的操縱下按工件的分層截面數(shù)據(jù)在液態(tài)的光敏樹脂表面進(jìn)行逐行逐

6、點掃描，這使掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化形成工件的一個薄層。當(dāng)一層樹脂固化完畢后，工作臺將下移一個層厚的距離以使在原先固化好的樹脂表面上再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，刮板將黏度較大的樹脂液面刮平然后再進(jìn)行下一層的激光掃描固化。因為液態(tài)樹脂具有高黏性而導(dǎo)致流動性較差，在每層固化之后液面很難在短時間內(nèi)迅速撫平，這樣將會影響到實體的成型精度。采用刮板刮平后，所需要的液態(tài)樹脂將會均勻地涂在上一疊層上，這樣經(jīng)過激光固化后將可以得到較好的精度，也能使成型工件的表面更加光滑平整。新固化的一層將牢固地粘合在前一層上，如此重復(fù)

7、直至整個工件層疊完畢，這樣最后就能得到一個完整的立體模型。當(dāng)工件完全成型后，首先需要把工件取出并把多余的樹脂清理干凈，接著還需要把支撐結(jié)構(gòu)清除掉，最后還需要把工件放到紫外燈下進(jìn)行二次固化。SLA工藝成型效率高，系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定，成型工件表面光滑精度也有保證，適合制作結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的模型，能夠直接制作面向熔模精密鑄造的中間模。盡管SLA的成型精度高，但成型尺寸也有較大的限制而不適合制作體積龐大的工件，成型過程中伴隨的物理變化和化學(xué)變化可能會導(dǎo)致工件變形，因此成型工件需要有支撐結(jié)構(gòu)。目前SLA工藝所支持的材料還相當(dāng)有

8、限且價格昂貴，液態(tài)的光敏樹脂具有一定的毒性和氣味，材料需要避光保存以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)。SLA成型的成品硬度很低而相對脆弱（筆者在一次3D打印體驗活動中看到了SLA成品觸地碎裂的情況）。此外，使用SLA成型的模型還需要進(jìn)行二次固化，后期處理相對復(fù)雜。DLP投影固化成型原理:光源透過聚光鏡，使光源均勻分布，菲涅爾鏡是光源垂直照射在液晶屏上，液晶屏兩面分別有偏振膜，偏振膜是液晶顯示成像的