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當下最火的3D打印你知道多少?相關技術動圖瞭解一下!

導讀:3D打印是製造業領域的一項新興技術,被稱為“具有工業革命意義的製造技術”。近年來,隨著工業技術的進步,3D打印技術得到迅速發展並得到媒體的廣泛關註,各類3D打印技術被紛紛報道。面對眾多的3D打印技術,各位小伙伴是不是有點hold不住了?

沒關係,下麵小編為大家整理了一些和3D打印有關技術信息,用圖文的方式生動呈現出其原理,把高大上的3D打印技術拉下神壇!

 

來源:機工教育(ID:cmpedu),動圖來源:新材料在線(ID:xincailiaozaixian)

金屬3D打印技術可以直接用於金屬零件的快速成型製造,具有廣闊的工業應用前景,是國內外重點發展的3D打印技術,下麵小編帶大家分享3D打印原理高分子篇五大技術:SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM和金屬3D打印原理五大技術:NPJ、SLM、SLS、LMD、EBM。

01 3D打印原理高分子篇五大技術

 

1. SLA (StereoLithography)

 

SLA (StereoLithography)即光固化成型技術,指利用紫外光照射液態光敏樹脂發生聚合反應,來逐層固化並生成三維物體的成型方式,SLA製備的工件尺度精度高,是商業化的最早3D打印技術。

以下是SLA工藝工程:

▲紫外激光源

▲光固化反應

▲逐層掃描成型

2. CLIP (ContinuousLiquid Interface Production technology)

CLIP (ContinuousLiquid Interface Production technology)即連續液體界面提取技術,是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發的具有革命性的3D打印技術,將3D打印的速度提高了100倍!

CLIP從底部投影,使光敏樹脂固化,不需要固化的部分通過控制氧氣,形成死區,抑制光固化反應而保持穩定的液態區域,這樣就保證了固化的連續性。

▲光固化反應

▲氧氣抑制光固化過程

▲光固化死區演示

▲CLIP成型過程

 

3. 3DP(Three-DimensionalPrinting)

 

3DP(Three-DimensionalPrinting)即三維打印快速成型技術,其與傳統二維噴墨打印接近,從噴頭噴出粘結劑(彩色粘結劑可以打印出彩色製件),將平臺上的粉末粘結成型,通常用採用石膏粉作為成型材料。3DP技術目前主要應用有兩個:全彩3D打印及砂模鑄造。

以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程:

▲粘結劑噴射

▲加熱固化

▲打印成型

▲鑄造成型

 

4. PolyJet

 

PolyJet即聚合物噴射技術,其成型原理類似3DP技術,但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂,噴射完成後通過紫外光照射固化成型。

▲PolyJet成型原理

PolyJet採用陣列式噴頭,甚至可以同時噴射不同材料,實現多種材料、多色材料同時打印。

▲陣列噴頭工作過程

▲PolyJet打印過程

 

5. FDM(Fused Deposition Modeling)

 

FDM(Fused Deposition Modeling)即熔融層積技術,利用高溫將材料熔化,通過打印頭擠出成細絲,在構件平臺堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D打印技術,通常應用於桌面級3D打印設備。

以下是FDM技術的工作原理:

▲模型處理

▲耗材擠出成型

▲逐層打印過程

▲去除支撐

▲錶面處理

 

02 金屬3D打印原理五大技術

 

1. NPJ(Nano Particle Jetting)

 

NPJ技術是以色列公司Xjet最新開發出的金屬3D打印成型技術,與普通的激光3D打印成型相比,其使用的是納米液態金屬,以噴墨的方式沉積成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有優異的精度和錶面粗糙度。

以下是Xjet設備工作過程:

▲金屬顆粒細化

▲金屬顆粒分佈在液滴中

▲液滴噴射成型過程

▲液相排出過程

▲燒結後的製件

 

2. SLM(Selective Laser Melting)

 

SLM即選區激光熔化成型技術,是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術,採用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末,直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件,得到的製作緻密度可達99%以上。

激光振鏡系統是SLM的關鍵技術之一,以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖:

▲激光發射

▲激光傳輸

▲掃描振鏡

▲激光掃描熔化

▲金屬粉末熔化過程

金屬3D打印過程中,由於製件通常較複雜,需要打印支撐材料,製件完成後需要去除支撐,並對製件的錶面進行處理。

▲取出製件

▲去除支撐

▲打磨後處理

 

3. SLS(Selective Laser Sintering)

 

SLS即選區激光燒結成型技術,與SLM技術類似,區別是激光功率不同,通常用於高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS製備塑料製件的過程:

▲模型分層切片

▲激光燒結過程

▲製件的取出

▲後處理

SLS也可用於製造金屬或陶瓷零件,但所得到的製件緻密度低,且需要經過後期緻密化處理才能使用。

▲SLS製造金屬零件

 

4. LMD(Laser Metal Deposition)

 

LMD即激光熔覆成型技術,該技術名稱繁多,不同的研究機構獨立研究並獨立命名,常用的名稱包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,與SLM最大不同在於,其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面,與激光匯於一點,粉末熔化冷卻後獲得堆積的熔覆物體。

以下是LENS技術的工作過程:

▲同軸送粉

▲構建過程

 

5. EBM(Electron Beam Melting)

 

EBM即電子束熔化技術,其工藝過程與SLM非常相似,區別在於,EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的激光輸出功率大一個數量級,掃描速度也遠高於SLM,因此EBM在構建過程中,需要對造型台整體進行預熱,防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘餘應力。

以下是EBM工作過程:

▲整體預熱

▲成型過程

▲熔化過程中粉末的變化

看了這些。你都明白了,科學技術發展越來越快,之後之後各種東西會不會都可以用3D技術製造,比如住房,或者一些器官等。

3D打印的突出特點有兩個:一是免除模具,二是製造成本對設計的複雜性不敏感。免除模具的特點使得3D打印適合用於產品圓形、試制零件、備品備件、個性化定製、零件修複、醫療植入物、醫療導板、牙科產品、耳機等小批量個性化的產品。

而傳統製造工藝、如果產品的設計過於複雜,那麼對應的製造成本就會十分昂貴。3D打印對所占用的材料成本更加敏感,而對設計的複雜性並不敏感,也就是說3D打印適合製造複雜形狀的產品,包括一體化結構、仿生學設計、異形結構、輕量化點陣結構、薄壁結構、梯度合金、複合材料、超材料等。

攝影師Platon Antoniou曾在為霍金拍攝時問了霍金一個問題:“您能不能給我一個詞,談談您想對這個世界說什麼?”霍金打出了他對這個世界想說的話:“wow”!即使一生被禁錮在輪椅上,他依然覺得這個世界值得人驚嘆與熱愛。

提到霍金,是因為我們在關註3D打印所能為人類所創造的價值的過程中,我們的心得正好是:“wow”。

當前,3D打印要麼被忽略要麼被過分地誇大,希望人們能夠通過某種途徑來客觀、清晰地瞭解關於3D打印的“wow”。不管你是哪個行業,不管你是什麼專業,只要與製造有關,你會發現,你都離不開3D打印。而擁有這個洞察力,你將能做到心中有數。

所以,無論你是學校里的學生,無論你是否在學習3D打印相關的知識,無論你是製造業的管理層還是技術人員,無論你的企業是否已經使用了3D打印技術。

——引自《3D打印與工業製造》序

 

延伸閱讀《3D打印與工業製造

推薦語:本書揭開了3D打印關於價值創造的奧秘,從製造的角度介紹了3D打印的價值與發展趨勢。通過獨到的業界視角、趨勢跟蹤與資料分析,本書不僅可幫助讀者建立對3D打印發展的全域性感,而且還通過深度剖析與行業透視帶給業界一種思考的邏輯。

 

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