2019.07.19

苏州3D打印:什么是3D打印以及常见的3D打印成型原理


3D打印概念

3D打印一直在我们身边。我们知道3D打印也叫“增材制造”。先来看看“增材制造”这个概念:增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除-切削加工技术,是一种“自下而上”的制造方法。简单的说:把材料累加的方法制造出实物就是3D打印。    

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传统的灌模方式是一项3D打印技术,首先液态的材料也是逐渐累加的方式添加到模具中,符合增材制造概念。再举一个例子,我们吃的蛋糕,上面各种奶油造型其实就是蛋糕师(蛋糕师就是一台3D打印机)3D打印出来的。而大家挂在嘴边的3D打印技术只不过是“信息数字化的增材制造”——3D打印模型数字化,生产自动化。

3D打印成型方法除了以上FDM、SLS、LOM和SLA以外还有许多。比如SLM(金属粉末激光烧结)、DLP(投影仪光固化)和生物3D打印机等等。市面上最常见的桌面级3D打印机是FDM设备。

FDM成型技术

先从熔融沉积成型技术的历史来源说起。FDM技术出现在二十世纪八十年代末期。1988年,科特克鲁姆普发明了FDM(熔融沉积成型技术),次年科特克鲁姆普成立了Stratasys公司。1992年,第一台基于熔融沉积成型技术的3D打印产品出售。FDM成型技术已被Stratasys公司注册专利。

FDM成型原理相对简单,打印之前FDM 3D打印机内置软件自动读取3D模型数据并将其分层。分层之后,经过高温熔化的液态通过打印头挤出,挤出后遇冷迅速凝结固化,然后通过打印头在平面上的摆动以及打印板向下位移形成立体实物。

FDM 3D打印机打印过程,当打印头完成一个层面上的打印后,打印平台自动向下降,直到成品的完成

在打印过程中,插入打印头的线材会迅速融化,通过打印头挤出瞬间凝结。打印头温度较高,根据材料的不同以及模型设计温度的不同,打印头的温度相对也不同。为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热,打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离。

线材是流淌在FDM 3D打印机体内的血液,3D打印成品是线材热熔后的分层叠加。基于FDM成型技术的线材种类较多,常见的为ABS、PLA等。

随着3D打印成品增多以及3D打印技术的进步,耗材商以及3D打印机制造商不断开拓可用作3D打印的线材。2015年9月,一款类似金属效果的3D打印耗材copperFill推出。2015年10月,一款硬度比之前线材较高的PLA HS线材诞生。可用作3D打印的材料不断推陈出新,有些是在原有线材加入各种配料,制作出的线材具备新的属性,有些则是开发出的新材质的线材。

FDM成型技术的线材有很多,例如:ABS、PLA、尼龙、木质,甚至食物。随着时间的推移,越来越多的3D打印机生产厂家开始投身线材制作。相比通用线材制造商,3D打印机生产厂家推出的线材更加适用于该厂家生产的3D打印机。大部分线材在直径上有1.75mm、3.0mm两种规格。

FDM3D打印技术应用

FDM较传统制作方法有其独特的优势。首先,可制造较为精细的机械零部件。其次,量产的打印物品可在一定程度上降低生产成本。受价格越来越低、打印成本越来越低、操作越来越简单等因素,基于FDM成型技术的3D打印机越来越被消费者所接受。目前,3D打印技术应用领域较多,医疗、建筑、运输、航天、考古、教育以及工业制造等领域都有涉及。

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