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。

7种主流3D打印技术

伴随着科技的不断进步与发展,3D打印逐渐涌现出了许多种不同的成型技术。以下7种是最为主流的:

熔融沉积成型工艺
(FDM)

原理简介:加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形 成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成实体3D模型。

常用材料:热塑性材料,如PLAABS尼龙等。

主要用途:比较适合于家用电器、办公用品以及模具行业新产品开发,以及用于假肢、医学、医疗、大地测量、考古等基于数字成像技术的三维实体模型制造。

原理简介:激光束开始扫描前,铺粉装置先把金属粉末平推到成型缸的基板上,激光束再按当前层的填充轮廓线选区熔化基板上的粉末,加工出当前层,然后成型缸下降一个层厚的距离,粉料缸上升一定厚度的距 离,铺粉装置再在已加工好的当前层上铺好金属粉末。设备调入下一层轮廓的数据进行加工,如此层层加工,直到整个零件加工完毕。整个加工过程在通有惰性气体保护的加工室中进行,以避免金属在高温下与其他气体发生反应。

常用材料:金属及合金,如钛合金钴铬合金不锈钢

主要用途:加工标准金属的外观、装配、功能原型;小批量零件生产;注塑模具。

选择性激光熔融技术
(SLM)

选择性激光烧结工艺
(SLS)

原理简介:选择性激光烧结加工过程是采用铺粉棍将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描,使粉末的温度升至熔化点, 进行烧结,并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后,工作台下降一个层的厚度,铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。在成型中,未经烧结的粉末对模型的空 腔和悬臂部分起着支撑作用,不必像SLA工艺那样另行生成支撑工艺结构。

常用材料:金属及合金,如钛合金钴铬合金不锈钢

主要用途:加工标准金属的外观、装配、功能原型;小批量零件生产;注塑模具。

原理简介:激光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用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层 纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。

常用材料:金属膜塑料薄膜陶瓷膜

主要用途:加工标准塑料的外观、装配、功能原型;小批量生产零件。

分层实体成型工艺
(LOM)

立体光固化成型工艺
(SLA)

原理简介:在液槽中充满液态光敏树脂,其在激光器所发射的紫外激光束照射下,会快速固化(SLA与SLS所用的激光不同,SLA用的是紫外激光,而SLS用的是红外激光)。在成型开始时,可升降工作台处于液面以下,刚好 一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束,按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化,从而完成一层截面的加工过程,得到一层塑料薄片。然后,工作台下降一层截面层厚的高度,再固化另一层 截面。这样层层叠加构成建构三维实体。

常用材料:光敏树脂

主要用途:用于打印对精度和表面光洁度要求高的物件。

原理简介:DLP设备中包含一个可以容纳树脂的液槽,用于盛放可被特定波长的紫外光照射后固化的树脂,DLP成像系统置于液槽下方,其成像面正好位于液槽底部,通过能量及图形控制,每次可固化一定厚度及形状的薄层树脂(该 层树脂与前面切分所得的截面外形完全相同)。液槽上方设置一个提拉机构,每次截面曝光完成后向上提拉一定高度(该高度与分层厚度一致),使得当前固化完成的固态树脂与液槽底面分离并粘接在提拉板或上一次成型的树脂层上, 这样,通过逐层曝光并提升来生成三维实体。

常用材料:光敏树脂

主要用途:用于打印对精度和表面光洁度要求高的物件。

数字光处理技术
(DLP)

3D 喷射打印技术
(3DP)

原理简介:3D打印材料以超薄层被喷射到构建托盘上,用紫外线固化,并且可以同时喷射两种不同机械特性的材料。完成一层的喷射打印和固化后,设备内置的工作台会极其精准地下降一个成型层厚,喷 头继续喷射光敏聚合材料进行下一层的打印和固化。如此一层接一层,直到整个工件打印制作完成。

常用材料:理论上讲,任何可以制作成粉末状的材料都可以,材料选择范围很广。

主要用途:全彩色外观样件、装配原型;直接打印砂型、砂芯。