详解3D打印机原理 集合体表现立体模型

发表于 2016-12-16 09:16:05 显示全部楼层 0 4537

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    通过活用it技术,如今的开发人员可以更深入地探讨产品设计,实现新的开发。与此同时,更细致地对相关数据进行验证的需求也越来越多。3d打印机便是满足这一需求的工具之一。最近,3d数据经常在设计阶段就已登场,利用3d打印机的情况也越来越多。

制造的最终的目的是创造实物。因此,设计中总会有一些在计算机上无法重现的现象,必须通过试验等方式加以确认。此时,能够在短时间、以低成本制作出试制品等实物(立体模型)的3d打印机是一个重要工具(见下表)。现在,作为制作夹具、模具及低产量部件的手段,3d打印机的应用范围还在不断扩大。这一次,笔者就来介绍一下3d打印机的概要。

详解3d打印机原理 集合体表现立体模型

详解3d打印机原理 集合体表现立体模型

主要的3d打印机

层叠截面

3d打印又称“3d积层造型”,顾名思义,是一种以截面形状的集合体来表现立体模型的方法。也就是把片状的截面形状一层一层叠在一起,最终制成立体模型(图1)。其造型方法多种多样,各种方法的区别在于使用的材料和成型后处理方式的不同。

“3d打印”的名称源于其使用喷墨打印机喷嘴的方法。与一般打印机一样,3d打印机也是使用喷嘴制作截面形状,有从喷嘴直接喷射立体模型材料(光硬化性树脂、蜡),以及喷射粘合剂使粉末材料固化这两种方法。

objet、基恩士(keyence)及solidscape生产的设备以及3d systems的“projet”系列等采用的是前一种方法(图1-a)。objet和基恩士的产品在打印立体模型和支撑部分(将在下一篇中介绍)时均使用光硬化型树脂,让紫外线(uv)灯与喷墨喷嘴同步扫描成型面,以使喷射出的树脂硬化。solidscape的产品打印立体模型和支撑部分均使用蜡。projet的立体模型材料使用光硬化型树脂或蜡,支撑材料使用蜡。

而3d systems的“zprinter”采用的则是后一种方法(图1-b)。要先喷洒一层粉末材料,在需要成形的区域喷射粘结剂,使其固化粘结,在完成一层的造型后,再喷洒下一层的粉末、胶水,如此重复直至完成造型。

详解3d打印机原理 集合体表现立体模型

详解3d打印机原理 集合体表现立体模型


除此之外,也有不使用喷墨喷嘴的方法,那就是stratasys采用的熔融沉积成型法(fdm)(图1-c)。这是一种使热可塑性树脂从可动式喷嘴挤出的方法,具体为,使细长的线状材料在加热的喷嘴内熔化,同时使喷嘴按照一定轨迹运动、挤出熔丝以完成造型。solido的产品采用的是把涂抹了粘结剂的膜状材料裁成截面,逐层重叠的方法。
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