什么是3D打印?

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什么是3D打印?
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人类第一次开始打印大约在公元前200年，但3D打印技术，一种相对较新的复制物体的方法，直到2002年才开始兴起。这个过程也有许多不同的名称。快速原型、桌面制造、直接数字化制造、增材制造、固体自由曲面制造(SFF)和按需制造是该行业中使用的其他一些术语。

打印3D对象的技术主要有三种:

  1. 基于激光
  2. 基于电子束
  3. 挤出喷嘴

在讨论每个细节之前，让我们先看看整个过程是如何工作的。

3D打印机是如何工作的

  • 创建组件的三维CAD模型。
  • 的计算机辅助设计模型保存在.stl格式。
  • 的.stlCAD模型的文件被送入打印机。
  • 打印机从3D .stl文件中创建大量的2D切片。
  • 每个二维切片的几何数据被输入激光/电子束/挤压头的控制器。
  • 打印头打印一层又一层，而活塞，它持有“打印头”，提供受控的垂直运动。头部和活塞的联合运动使3D打印成为可能。

基于激光

对于这一组，激光用于固化(或融合)材料(树脂形式或粉末形式)。显然，激光的特性对于实现打印组件的材料性能起着重要作用。

选择性激光烧结(SLS)，或选择性激光熔化(SLM)，或直接金属激光烧结(DMLS)和立体光刻(SL)是这类技术中的两项重要技术。

选择性激光烧结(SLS)

  • 粉末输送活塞、滚轮和叶片确保材料粉末在制造活塞上分层输送。每层厚度在20-100微米左右。通过粉末输送活塞的向上运动和制造活塞的向下运动来维持层厚。

  • 激光束的运动可以沿着X轴和Y轴进行控制。制造活塞的运动可以垂直控制(或Z轴)。因此，激光头和制造活塞的运动组合可以复制3D物体。

  • 激光束根据组件的CAD文件创建的组件的横截面固化或融合粉末的每一层。打印一层后，活塞向下移动以容纳下一层顶部的粉末。

  • 该方法可用于铝、钢、尼龙、铝化物、合金、复合材料和绿色材料等材料。

图片来源：维基

有限元

  • 立体光刻装置有一个腔室，里面有液体树脂，但激光可固化。在树脂腔的底端有一个活塞(类似于SLS)。

有限元装置

  • 激光束的运动可以沿着X轴和Y轴进行控制。制造活塞的运动可以垂直控制(或Z轴)。因此，与SLS工艺一样，激光头和活塞的运动组合使打印3D物体成为可能。
  • 激光束根据组件的CAD文件创建的组件的横截面固化树脂的每一层。打印一层后，活塞向下移动，以容纳下一层的树脂在顶部。
  • 该方法可用于激光固化等材料聚合物树脂．

图片来源:维基

电子束

电子束熔融(EBM)技术就是这类技术中的一种。

  • 循证医学:
    • 电子束用于局部熔化金属丝料;然后将熔化的金属丝逐层沉积，以创建3D组件。
    • 与激光方法相比，EBM工作在真空(1 X 10 -4 torr或更低)和更高的温度下。
    • 与激光技术相比，EBM可以生产出密度更大、更光滑的组件，就像用传统制造方法生产的组件一样。
    • EBM的大块材料沉积速率通常为2500 cm3/hr。
    • 所有金属，包括钛，都可以用这种方法进行印刷。

挤出喷嘴

  • 这类技术适用于生产塑料或半固体材料。
  • 通常是注射器或挤压喷口用于打印零件的各层。
  • (电子邮件保护)和RepRap是这一类别下两个非常受欢迎的开源3D打印项目。

用铝进行3D打印

  • 铝组件可以使用SLS或EBM技术进行打印。SLS技术使用铝粉，EBM技术使用铝线。
  • 的Sinterstation®Pro DM125/DM250 SLM系统从三维系统是一种基于SLS技术的铝材3D打印机。
  • Arcam AB生产基于EBM技术的打印机。
  • 您甚至可以从ShapeWays打印定制的铝部件。

参考文献