常见4种3D打印工艺的原理及特点

常见4种3D打印⼯艺的原理及特点
3D打印(ThreeDimension Printing,简称3DP)技术,是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来⽣成三维实体的技术,与传统的去除材料加⼯技术不同,因此⼜称为添加制造或增材制造(AdditiveManufacturing,简称AM)技术,以前称为快速成型(RapidPrototyping,简称RP)技术。
DLP⼯艺
垫块模具
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DLP⼯艺的原理
数字光处理(Digital Light Processing,DLP)是近年出现的3D打印技术,与SLA的成型技术有着异曲同⼯之妙,它是SLA的变种形式。在加⼯产品时,利⽤数字微镜元件将产品截⾯图形投影到液体光明树脂表⾯,使照射的树脂逐层进⾏光固化。DLP 3D打印由于每层固化时通过幻灯⽚似的⽚状固化,速度⽐同类型的SLA速度更快。这项技术⾮常适合⾼分辨率成型,代表是德国的Envisiontec公司。
SLA⼯艺主要是将特定强度的激光聚焦到3D打印材料的表⾯,使其凝固成型。SLA成型主要是点到线、线到⾯逐渐成型的过程。与SLA不同,DLP技术主要利⽤DLP投影,投影过程中将整个⾯的激光聚焦到3D打印材料表⾯。所以DLP技术的机型打印速度更快。
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DLP⼯艺的优势、劣势
1)产品性能与SLA⼯艺相近,成型速度更块。
2)受数字光镜分辨率限制,只能打印尺⼨较⼩产品。
DLP⼯艺在珠宝⾸饰领域的蜡模打印已有较长历史,应⽤⽐较成熟。随着数字光镜分辨率的提⾼,其在⼯业、⽂创等领域的应⽤将快速普及。
LOM⼯艺
分层实体成型法(Laminated Object Manufacturing,LOM)也是出现较早的3D打印技术之⼀,由Helisys公司(现在的Cubic Technologies)发明。
铝钉机
LOM法以⽚材(如纸⽚、塑料薄膜或复合材料)为原材料,采⽤⼆氧化碳激光器切割系统按照计算机提取的横截⾯轮廓线数据,将背⾯涂有热熔胶的纸⽚材⽤激光切割出⼯件的内外轮廓,同时交叉切割⾮零件区域以便于废料的去除。切割完⼀层后,送料机构将新的⼀层纸⽚材叠加上去,⼯作台带动已成形的⼯件下降(通常材料厚度为0.1-0.2mm),与带状⽚材(料带)分离;供料机构转动收料轴和供料轴,带动料带移动,使新层移到加⼯区域;⼯作台上升到加⼯平⾯;铺纸滚轮进⾏热压,⼯件的层数增加⼀层,⾼度增加⼀个料厚;再在新层上切割截⾯轮廓,最终完成零件加⼯。
由于原材料易于获取,LOM⼯艺成本较低。加⼯过程不涉及化学反应,适合制作⼤尺⼨产品。但由于传统的LOM成型⼯艺CO2激光器成本⾼、原材料种类过少、纸张的强度偏弱且容易受潮等原因,现已经逐渐退出3D打印的历史舞台。
1511咖啡SLM⼯艺
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SLM⼯艺的原理
SLM是利⽤⾦属粉末在激光束的热作⽤下完全熔化、经冷却凝固⽽成型的⼀种技术。SLM与SLS制件过程⾮常相似,这⾥不再赘述。但是,SLM⼯艺⼀般需要添加⽀撑结构,其主要作⽤体现在:1)承接
下⼀层未成型粉末层,防⽌激光扫描到过厚的⾦属粉末层,发⽣塌陷;2)由于成型过程中粉末受热熔化冷却后,内部存在收缩应⼒,导致零件发⽣翘曲等,⽀撑结构连接已成型部分与未成形部分,可有效抑制这种收缩,能使成型件保持应⼒平衡。 
粉末注射成形
喂猪料槽
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SLM⼯艺的优势、劣势
1)SLM⼯艺加⼯标准⾦属的致密度超过99%,良好的⼒学性能与传统⼯艺相当。
2)可加⼯材料种类持续增加,所加⼯零件可后期焊接。
3)价格昂贵,速度偏低。
4)精度和表⾯质量有限,可通过后期加⼯提⾼。
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SLM⼯艺应⽤范围
1)加⼯标准⾦属的外观、装配、功能原型。
2)⽀撑零件,如夹具、固定装置等。
3)⼩批量零件⽣产。
4)注射模具。
SLS⼯艺
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SLS⼯艺的原理
选择性激光烧结成型法的原理如下图所⽰:1)粉末颗粒存储在左侧的供料仓内,打印时供粉仓升降平台向上升起,将⾼于打印平⾯的粉末通过铺粉滚筒推压⾄打印仓的打印平板上,形成⼀个很薄且平⾯的粉层;2)此时激光束扫描系统,会依据切⽚的⼆维CAD路径在粉层上进⾏选择性扫描,被扫描到的粉末颗粒会由于激光焦点的⾼温⽽烧结在⼀起,⽽⽣成具有⼀定厚度的实体薄⽚,未扫描的区域仍然保持原来的松散粉末状;3)⼀层烧结完成后,打印平台根据切⽚⾼度下降,⽔平滚筒再次将粉末铺平,然后再开始新⼀层的烧结,此时层与层之间也同时烧结在⼀起;4)如此反复,直⾄烧结完所有层⾯。移除并回收未被烧结的粉末,即可取出打印好的实体模型。
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SLS⼯艺的优势、劣势
与其它3D打印⽅法相⽐,SLS⼯艺的优点⾮常明显:
1)、成型材料⼗分⼴泛。从理论上说,任何加热后能够形成原⼦间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料;
2)、可以打印任何复杂结构,包括镂空结构,空⼼结构等。过程与零件复杂程度⽆关,制件的强度⾼;
2)、可以打印任何复杂结构,包括镂空结构,空⼼结构等。过程与零件复杂程度⽆关,制件的强度⾼;
3)、材料利⽤率⾼,未烧结的粉末可重复使⽤,材料浪费少;
4)、⽆须⽀撑结构,松散粉末起到⽀撑作⽤,降低打印前期模型处理难度;
8gggg5)、SLS⼯艺可加⼯具有良好⼒学性能的标准塑料;
6)、可加⼯材料种类持续增加,在⼩批量⽣产中价格优势明显。
与相应的注塑件相⽐,SLS⼯艺产品的性能并不完全⼀致,尤其是产品表⾯较为粗糙。SLS⼯艺⼏乎可以应⽤于各⾏各业中,不仅是在研发设计阶段的概念验证,同样适⽤于功能性⼿板的制作,终端零部件的⽣产,以及直接或间接地利⽤于各种快速铸造。⽬前该⼯艺在航空航天、家⽤电⼦、汽车制作、医疗辅助、⼯艺美术和灯饰等领域均有很⼴泛的应⽤。

本文发布于:2024-09-22 11:31:30,感谢您对本站的认可!

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