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《3d打印技術(shù)概述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、3D打印技術(shù)概述 摘要：3D打印技術(shù)是一種利用三維數(shù)字模型逐層疊加成型的增材制造技術(shù)，其以顛覆性的制造原理被廣泛運(yùn)用于各行業(yè)與領(lǐng)域。文章對(duì)3D打印的定義、3D打印常見成型工藝及 一、3D打印的簡(jiǎn)介 （一）3D打印的定義 3D打印技術(shù)，學(xué)術(shù)上又稱“添加制造”（additvemanufacturing）技術(shù)，也稱為增材制造或增量制造。3D打印技術(shù)是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將塑料、金屬粉末、陶瓷粉末、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制
2、造出實(shí)體產(chǎn)品的制造方法[1]。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝，不需要龐大的機(jī)床，也不需要眾多的人力，直接由數(shù)字化文件生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸?！ 。ǘ?D打印的過程 對(duì)于大多數(shù)人來說，提到“打印”，首先想到的是能打印文稿或照片等平面內(nèi)容的普通打印機(jī)，事實(shí)上傳統(tǒng)的噴墨打印機(jī)和某些工藝類型的3D打印在技術(shù)上確實(shí)比較接近。3D打印使用特制的設(shè)備將材料一層層地噴涂或熔結(jié)到三維空間中，最后形成所需的實(shí)體，所用設(shè)備即3D打印機(jī)。一般來說，通過3D打印獲得實(shí)體需要經(jīng)歷建模、分層、打印和后
3、期處理四個(gè)主要階段。5 1.三維建模 三維模型通常有兩種途徑獲取，一是通過3D掃描儀獲取對(duì)象的三維數(shù)據(jù)，并且以數(shù)字化方式生成三維模型；二是使用三維建模軟件從零開始建立三維數(shù)字化模型?！ ?.分層切割 由于描述方式的差異，3D打印機(jī)并不能直接操作3D模型。當(dāng)3D模型輸入電腦中后，需要通過打印機(jī)配備的專業(yè)軟件進(jìn)一步處理，即將模型切分為一層層薄片，每個(gè)薄片的厚度由噴涂材料的屬性和打印機(jī)的精度決定?！ ?.打印噴涂 由打印機(jī)將打印耗材逐層噴涂或熔結(jié)到三維空間中，根據(jù)工作原理的不同，有多種實(shí)現(xiàn)方法。常見的有光固化方法
4、（SLA）、熔融沉積制造（FDM）、選擇性激光燒結(jié)法（SLS）等?！ ?.后期處理 模型打印完成后一般都會(huì)有毛刺或粗糙的截面。這時(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行后期加工，如固化處理、剝離、修整、上色等，才能最終完成所需要的模型的制造。 ?。ㄈ?D打印的特點(diǎn) 數(shù)字制造：借助CAD等軟件將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)字化，驅(qū)動(dòng)機(jī)器設(shè)備加工制造成器件；數(shù)字化文件還可借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)異地分散化制造的生產(chǎn)模式。5 降維制造：把三維結(jié)構(gòu)的物體先分解成二維層狀結(jié)構(gòu)，逐層累加形成三維物品。因此，原理上3D打印技術(shù)可以制造出任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且制造過程
5、更柔性化?！ 《逊e制造：采用分層制造的堆積方式對(duì)實(shí)現(xiàn)非勻致材料、功能梯度的器件更具優(yōu)勢(shì)?！ ≈苯又圃欤喝魏胃咝阅茈y成型的部件均可通過打印方式一次性直接制造出來，不需要通過組裝拼接等過程實(shí)現(xiàn)?！ 】焖僦圃欤?D打印制造工藝流程短、全自動(dòng)、可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)制造，因此，制造更快速、更高效?！ 【G色制造：3D打印技術(shù)是增材制造技術(shù)，與傳統(tǒng)減材制造相比具有較高的材料利用率，同時(shí)可以采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)減少材料使用量，降低能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)制造的綠色可持續(xù)發(fā)展?！ 《?D打印常見成型工藝 現(xiàn)在常見的3D打印工藝有SLS、SLA、FDM
6、。 ?。ㄒ唬㏒LS（SelectiveLaserSintering，選擇性激光燒結(jié)） 選擇性激光燒結(jié)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層一層層疊加生成所需形狀的零件。工藝原理（見圖1）。該工藝通常采用金屬、石蠟、陶瓷粉末等作為成型材料。成型件強(qiáng)度高、無須設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，但是成型后的工件表面比較粗糙，后期處理工藝比較復(fù)雜?！ 。ǘ㏒LA（StereolithographyAppearance立體光固化成型法）5 立體光固化成型法是最早商用的3D打印技術(shù)，它采用的成型材料是液態(tài)光敏樹脂，當(dāng)特定波
7、長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光照射到液態(tài)材料表面時(shí)，光敏樹脂則會(huì)凝固為固體。激光由點(diǎn)到線再由線到面的依次掃描就形成一層面的成型作業(yè)，然后工作臺(tái)升降一個(gè)層片的高度，在成型下一個(gè)層面，通過這種方式制造三維實(shí)體（見圖2） 光固化成型法技術(shù)成熟度高、成型速度較快、表面精度較高，但是系統(tǒng)造價(jià)昂貴，成型件強(qiáng)度較低，所以還無法大范圍使用。 ?。ㄈ〧DM（FusedDepositionModeling，熔融沉積制造） 熔融沉積制造是采用低熔點(diǎn)的絲狀材料作為成型材料，通過熱噴嘴把熔融的材料涂覆在工作臺(tái)上，噴頭作X-Y平面運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)做Z向運(yùn)動(dòng)
8、，然后逐層疊加成型（見圖3）。這種成型工藝雖然需要設(shè)計(jì)輔助支撐結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)椴恍枰獜?fù)雜的能量束，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)耗材種類相對(duì)豐富，所以該工藝使用較廣泛，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成型系統(tǒng)中的份額大約為30%。 當(dāng)然還有其他3D打印成型工藝，例如，分層實(shí)體制造（LaminatedObjectManufactuing，LOM）、電子束選區(qū)熔化（E
