3D打印技术基础知识详解

发表于 2014-12-17 09:36:12 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 打印 上一主题 下一主题 0 18793

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快速成型根据材料与加工设备的不同,技术上主要有以下几大类:

1. SLA工艺 : 光固化/立体光刻

2. FDM工艺: 熔融沉积成形

3. SLS工艺:选择性激光烧结

4. LOM工艺: 分层实体制造

5. 3DP工艺: 三维印刷

6. PCM工艺: 无木模铸造

一、光固化成型(简称:SLA或AURO)光敏树脂为原料

光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。光固化成型是目前研究得最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm,成形的零件精度较高。

多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能,使该工艺的加工精度能达到0.1mm,现在最高精度已能达到0.05mm。但这种方法也有自身的局限性,比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。



光固化工艺的优点是精度较高、表面效果好,零件制作完成打磨后,将层层的堆积痕迹去除。光固化工艺运行费用最高,零件强度低无弹性,无法进行装配。光固化工艺设备的原材料很贵,种类不多。光固化设备的零件制作完成后,还需要在紫外光的固化箱中二次固化,用以保证零件的强度。

液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期,所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完,否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换,工作量大、树脂浪费很多。

一年内液漕光敏树脂必须用完否则将会变质,用户需要重新投入近十万元采购光敏树脂。三十万的端面泵浦固体紫外激光器只能用1万小时,使用两年后激光器更换需要二次投入三十万的费用。振镜系统也是有易损件,再次更换需要十几万元的投入。由于设备的运行费用高,这种设备一般被大型集团或有足够资金的企业采购。

二、熔融挤出成型(简称FDM)蜡、ABS、PC、尼龙等为原料

熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。



这种工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低。用蜡成形的零件原型,可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC,PC/ABS,PPSF等更高强度的成形材料,使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。
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