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什么是3d打印技术

2015-11-13 13:20:23      点击:

有多少人知道现在最火的3d打印技术,早在30年前就被一个美国人提出来,它诞生于1986年。将数字化的3D图形转化成为物理实物,这一想法最早是由美国人查尔斯.豪尔申请的专利(美国专利4573330),其原理为立体光刻造型。查尔斯.豪尔先生是3DSystems公司的创始人,并且推出了第一款工业化的3D打印设备。

       在八十年代末期,出现了另外两种可以3d成型的技术:熔融沉积成型(FDM)与选择性激光烧结(SLS)。FDM技术与1988年由斯科特克鲁姆普发明并商业化这一技术,在1992年售出了第一台基于FDM技术的3D打印产品。同在1992年,DTM公司也把基于选择性激光烧蚀技术的产品推向市场。

       此后的十余年,是3d打印技术的发展时期,各个公司都在努力的去降低3D打印的成本。什么是3d打印技术呢?下面来介绍三种主流3d打印技术

 

立体光刻造型(SLA)

 

 天威3D打印机Colido DLP 1.0

 

天威3D打印机Colido DLP 1.0

 

3d打印技术原理

 

SLA 3d打印技术原理示意图

 

       立体光刻造型技术,大家可以想象一下把一个苹果切成0.1mm的薄片再拼成一整个。先由软件把3D的数字模型,“切”成若干个平面,这就形成了很多个剖面,在工作的时候,有一个可以举升的平台,这个平台周围有一个树脂槽,槽里面充满了可以紫外线照射固化的树脂体,紫外线激光会从底层做起,固化最底层的,然后平台下移,固化下一层,如此往复,直到最终成型。


立体光刻造型技术(SLA)优缺点:


            优点:精度高,可以表现准确的表面和平滑的效果
                        精度可以达到每层厚度0.05毫米到0.15毫米


            缺点:可以使用的材料有限,并且不能多色成型 

 

 

熔融沉积成型(FDM)

 

天威3D打印机Colido X3045 duo

 

天威3D打印机Colido X3045 duo

 

3d打印技术原理图

 

FDM 3d打印技术原理示意图 

1,喷嘴;2,沉积材料;3,可以多方向移动的平台

 

       熔融沉积成型技术,同样是需要把3D的模型薄片化,但是成型的原理不一样。就像健房子的砖块,一层一层往上迭加成型,熔融沉积成型技术,就是把材料用高温熔化成液态,然后通过喷嘴挤压出一个个很小的球状颗粒,这些颗粒在喷出后立即固化,通过这些颗粒在立体空间的排列组合形成实物。
 


熔融沉积成型(FDM)3d打印技术优缺点:


            优点:成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型。

            缺点:成型后表面粗糙,精度越高速度越慢

 

 

选择性激光烧结(SLS)

 

       选择性激光烧结技术,是把3D模型薄片化之后,在一个容器内,让其充满待烧结的材料粉末,这些粉末可以做的很细,然后由大功率的二氧化碳激光(图中雷射器),选择最底层的3D切片形状开始烧结,然后平台下移,材料辊则在已经烧结的部分基础之上,再铺上薄薄的一层材料粉末烧结,如此往复,直到整体成型。

 

3d打印技术原理图

 
SLS 3d打印技术原理示意图

 


选择性激光烧结(SLS)3d打印技术优缺点:


            优点:材料的强度非常高
                       可选材料从金属到聚苯乙烯等等,可选材料范围非常广泛

            缺点:成型精度低,成型后表面粗糙,不能彩色成型
                       打印过程有异味,需防止粉尘污染

 

 

 三维打印技术(3 Dimensional Printing techniques)


       这一技术和我们今天使用的2D喷墨打印机类似,一样是通过多个喷嘴,喷射成型材料来逐层打印3D实物。其成型材料分为两种,一种是成型用的粉末,另外一种是粘接剂,粘接剂可以很快的固化。
 

3d打印技术原理图


Polyjet 3d打印技术原理图


       这是最近才发明的技术,其中Polyjet矩阵是Object Geomatries公司2007年发布的。其技术原理是喷射超薄层的光固化物,并且可以喷射多种不同的材料,其最薄的层,只有16微米。


三维打印技术优缺点:

            优点:成型精确、表面光滑、细节丰富、可以彩色成型


            缺点:成型材料强度低
                        材料种类较受限制,需采用到专用的液态树脂材料

 

       基于世界制造水平3d打印技术相对传统制造技术而言是一次重大的技术革命,颠覆了传统制造技术成为实事,能够解决传统制造所不能解决的技术难题,能够为传统制造业的创新发展注入创新动力。但是,传统制造业经过了数千年的积累和发展,已经在生产工艺、生产技术、材料等方面非常成熟,并形成了配套完善、功能齐全、社会各界广泛认可的产业基础。


       从3d打印技术原理来看,高级设计师设计的任何复杂的,高难度的产品,传统制造方式不能生产的产品,利用3d打印技术都可以轻松地打印出来。但是,传统制造业擅长的批量化大规模生产、精益化生产,确是3d打印技术的短板。互相比较之下,3D打印技术擅长的解决个性化、复杂化、高难度的生产技术,而传统制造业则擅长的是批量化和规模化制造。两种生产技术之间优劣态势正好形成互补关系,而不是谁替代谁的问题。所以,3d打印技术本身不是要取代传统制造业,也不能取代传统制造业。

 

 

 

       天威在珠海国际会议中心高调宣布:全面进军3D打印领域,并重磅推出三款新品。自2012年,天威研发3D打印机以来,注重于提升机器性能的用户友好型及开拓不同领域应用解决方案。两年时间天威接连研发推出满足用户不同层次需求的3D打印设备,3D打印机一经推出就受到用户的广泛关注,甚至一度成为热点话题。销量持续上升。

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