3D打印基础

3D打印技术(快速成型):通过CAD设计数据,采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除加工技术,是一种“自下而上”的材料累加的制造方法。即一种利用三维模型数据通过连接材料获得实体的工艺,通常为逐层叠加,是与去除材料的制造方法截然不同的工艺。

其加工过程基于“离散/堆积成型”思想。对三维模型进行切片处理时,层厚越小,成型精度越高,但成型时间也越长,效率也越低。

等材制造:在制造过程中,材料仅发生了形状的变化,其质量基本上没有发生变化。如:铸造、锻造、焊接等。

减材制造:在制造过程中,材料不断减少。如: 车削、铣削、刨削、磨削、钻削等

增材制造:在制造过程中,材料不断增加。如: SLA、SLS、SLM、FDM、3DP、LOM、DIW等。

1982年,美国人J.E.Blanther 首次提出叠层制造方法。他在其美国专利(#473901)中,建议用分层制造的方法来构成地形图。该方法的原理是:将地形图的轮廓线压印在一系列的蜡片上,然后按照轮廓线切割各蜡片,并将切割后的蜡片粘结在一起,熨平表面,从而得到对应的三维地形图。

3D打印和传统打印的区别

3D打印技术的基本原理

① 首先设计出所需产品或零件的计算机三维模型(如CAD模型);

② 然后根据工艺要求,按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的二维单元,一般在Z向将其按一定厚度进行离散(也称为分层),把原来的三维CAD模型变成一系列的二维层片;

③ 再根据每个层片的轮廓信息,进行工艺规划,选择合适的加工参数,自动生产数控代码;

④ 最后由成型系统接受控制指令,将一系列层片自动成型并将它们连接起来,得到一个三维物理实体。

流程简介

前处理:三维建模、模型载入与数据处理、模型切片处理。

成型加工:读入数据文件、成型加工。

后处理:机械处理、化学处理、热处理、表面涂层处理。


按成型工艺分类:

1) 基于激光或其他光源的成型技术,包括光固化成型(SLA)工艺、选区激光烧结(SLS)工艺、选区激光熔化(SLM)工艺、电子束熔融成型(EBM)工艺、分层实体制造(LOM)工艺等。

2) 基于喷射的成型技术,包括熔融沉积制造(FDM)工艺、三维印刷成型(3DP)工艺、浆料直写(DIW)工艺等。

按加工材料分类:

1)液态材料的快速成型技术。

2)离散颗粒材料的快速成型技术。

3)实体薄片材料的快速成型技术。


按材料划分

目前最常见的技术有光固化成型(SLA)、选区激光烧结(SLS)、分层实体制造(LOM)、熔融沉积制造(FDM)、三维印刷成型(3DP)这五种

行业里对打印机没有明确的分类,但根据价格以及面向的对象3D打印机可以分为以下三类:

个人级3D打印机:大部分国产的3D打印机都是基于国外开源计术延伸的,由于采用了开源技术,技术成本得到了很大的压缩因此售价在3千至1万不等,十分有吸引力。国外进口的品牌个人3D打印机价格都在2万至4万之间。设备打印材料都以ABS 塑料或者PLA塑料为主。主要满足个人用户生活中的使用要求,因此各项技术指标都并不突出,优点在于体积小巧,性价比高。

专业级3D打印机:专业级的3D打印机,可供选择的成型技术和耗材(塑料、尼龙、光敏树脂、高分子、金属粉末等)就要比个人3D 打印机要丰富很多。设备结构和技术原理相比起来更先进自动化更高,应用软件的功能以及设备的稳定性也是个人3D打印机望尘莫及。这类设备售价都在十几万至上百万人民币。

工业级3D打印机:工业级的设备除了要满足材料上面的特殊性,制造大尺寸的物件等要求。更关键是物品制造后它需要符合一些列的特殊应用的标准,因为这类设备制造出来的物体是直接应用的。比如飞机制造中用到的钛合金材料,就需要对物件的刚性、韧性、强度等等参数有一系列的要求。由于很多设备是根据需求定制的因此价格很难估量了。

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