什么是3D打印?

什么是3D打印?
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人类最早是在公元前200年左右开始印刷的,但3D印刷技术,一种相对较新的复制物体的方法,大约从2002年才开始流行起来。这个过程也有许多不同的名称。快速原型制造、桌面制造、直接数字制造、附加制造、实体自由形式制造(SFF)和按需制造是行业中使用的一些其他术语。

有三类重要的技术可用于打印3D对象:

  1. 基于激光束的
  2. 电子束基
  3. 挤压喷嘴

在讨论每个细节之前,让我们看看整个过程是如何工作的。

3D打印机的工作原理

  • 创建部件的三维CAD模型。
  • 这个计算机辅助设计模型保存在.stl格式。
  • 这个.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2D切片。
  • 每个2D切片的几何数据被送入激光/电子束/挤压头的控制器。
  • 打印头打印一层又一层,而活塞,保持“打印头,”给予控制的垂直运动。头部和活塞的组合运动使3D打印成为可能。

激光基

对于这一组,激光用于固化(或熔化)材料(树脂形式或粉末形式)。显然,激光的特性对实现打印元件的材料特性起着重要的作用。

选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)和立体光刻(SL)是该类技术中的两种重要技术。

选择性激光烧结(SLS)

  • 送粉活塞、滚轮和刀片确保在制造活塞上分层输送材料粉末。每一层的厚度约为20-100微米。该层的厚度由送粉活塞的向上运动和制造活塞的向下运动来维持。

  • 激光束的运动可沿X轴和Y轴进行控制。制造活塞的移动可垂直控制(或Z轴)。因此,激光头和制造活塞的运动组合能够复制3D对象。

  • 激光束根据部件CAD文件创建的部件横截面固化或熔合粉末的每一层。打印一层后,活塞向下移动以容纳顶部下一层的粉末。

  • 这种方法可用于铝、钢、尼龙、铝化物、合金、复合材料、绿砂等材料。

图像源:维基

立体光刻

  • 该立体光刻装置有一个腔室,内装液体树脂,但可激光固化。在树脂腔的底部有一个活塞(类似于SLS)。

立体光刻机

  • 激光束的运动可沿X轴和Y轴进行控制。制造活塞的移动可垂直控制(或Z轴)。因此,与SLS过程一样,激光头和活塞的运动组合能够打印3D对象。
  • 激光束根据从组件的CAD文件中创建的组件的横截面将树脂的每一层都固化出来。在印刷一层后,活塞向下移动以容纳树脂在顶部的下一层。
  • 该方法可用于激光固化等材料聚合物树脂.

图像来源:维基

电子束基

电子束熔炼(EBM)是这一类的技术。

  • 循证医学:
    • 电子束用于局部熔化金属送丝;熔化的金属线然后逐层沉积以创建3D组件。
    • 与激光方法相比,EBM在真空(1 X 10-4托或更低)和更高温度下工作。
    • 与激光技术相比,EBM可以生产更致密、更平滑的部件,与传统制造方法生产的部件非常相似。
    • EBM的散装材料沉积速率通常为2500 cm3/hr。
    • 所有金属,包括钛,都可以用这种方法印刷。

挤压喷嘴

  • 该组技术适用于生产塑料或半固态材料。
  • 通常是注射器或挤压喷嘴用于打印组件的层。
  • (电子邮件保护)和RepRap是这个类别下的两个非常流行的开源3D打印项目。

铝合金3D打印

  • 铝组件可以使用SLS或EBM技术打印。对于SLS技术,使用铝粉,而对于EBM技术,使用铝线。
  • 这个Sinterstation®Pro DM125/DM250 SLM系统来自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打印定制的铝制零件。

参考文献