3D打印技術(shù)又稱“增材制造”,誕生于20世紀(jì)80年代后期,源自美國研究照相雕塑和地貌成型技術(shù),是一種與傳統(tǒng)材料去除加工方法相反,基于三維數(shù)字模型的,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料采用逐層制造方式將材料結(jié)合起來的工藝。3D打印相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言,具有速度快,價格便宜,高易用性等優(yōu)點。
3D打印機可分成電子部分、機械部分和軟件部分三大模塊
電子部分:電子部分可以理解為軟件和機械部分的橋梁,主要對軟件生成的指令和數(shù)據(jù)緩存,對電機的控制、溫度的控制等等,軟件生成的坐標(biāo)指令就由電子部分控制機械部分執(zhí)行,以達(dá)到精準(zhǔn)打印的目的。
機械部分:機械部分是執(zhí)行打印命令的定位部分,由電機、支架、同步輪、傳送帶等組成的XYZ空間軸,軟件部分生成的打印坐標(biāo)就由此定位。一般由框架、傳動部分、擠出機(含噴嘴部分)、加熱平臺、輔助零件等組成。
軟件部分:簡單來說3D打印機是通過軟件對3D模型分割成無數(shù)個層,這個層的厚度基本等于3D打印機的精度,然后生成無數(shù)個打印的坐標(biāo)命令供機械部分執(zhí)行。
快速成型是3D打印最流行的生產(chǎn)工藝之一,尤其在制造業(yè)行業(yè)有著更為廣泛的群眾基礎(chǔ),以下我們就這三種不同的成型工藝(FDM、SLA、SLS)來進(jìn)行比較。
1、FDM 熔融沉積成型
特點:這種工藝是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出,按照零件每一層的預(yù)定軌跡,以固定的速率進(jìn)行熔體沉積。
優(yōu)點:如果使用這種快速成型加工工藝的話,就能夠用于更多種類。而且成形樣件強度好,能直接制作ABS塑料;尺寸精度較高,表面質(zhì)量較好,易于裝配。
缺點:這種工藝的缺點就是成型時間較長,而且在做小件和精細(xì)件時優(yōu)勢不明顯。
2、SLS 選擇性激光燒結(jié)
特點:這種成型方式是在成型的過程中因為是把粉末燒結(jié),之后再將其成型。
優(yōu)點:相對來說,這種成型方式的材料利用率高,造型速度較快。而且有直接金屬型的概念,可直接得到塑料、蠟或金屬件。
缺點:這種成型工藝的缺點就是在后處理中難于保證制件尺寸精度,后處理工藝復(fù)雜,樣件變型大,無法裝配。
3、SLA 光固化成型
優(yōu)點:和上述兩種成型工藝不同的是,這種工藝適合做小件及精細(xì)件,而且成形速度極快,成形精度、表面質(zhì)量高。也因此,相對來說,這種成型工藝是最流行的。
缺點:這種成型工藝的使用具有局限性,例如光敏樹脂固化后較脆,易斷裂,可加工性不好。而且成型的時候?qū)ぷ鳝h(huán)境也有比較高的要求,例如工作溫度不能超過100℃,成形件易吸濕膨脹,抗腐蝕能力不強。
SLS 選擇性激光燒結(jié) FDM 熔融沉積成型
SLA 光固化成型
目前,3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、軍事、地理、藝術(shù)品制造、教育、醫(yī)療和體育領(lǐng)域,特別是在汽車制造領(lǐng)域,已經(jīng)是一項必備的重要技術(shù)。相信隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,3D打印技術(shù)將極大地改變已有的傳統(tǒng)加工制造業(yè),它將在更加廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
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