什么是3D打印?
3D打印技术是一种革命性的制造方法,它通过将数字模型转化为实体物体,它是一种增材技术,通过逐层堆积叠加材料而成。3d打印的过程首先是通过计算机辅助设计(如CAD)软件创建三维模型,然后将模型切分成数层。在打印过程中,选择一种材料(如塑料、金属或生物材料)逐层叠加,通过计算机精准控制,每一层都在前一层的基础上建立。这种精确的逐层建造方法几乎可以打印出任何形状和结构的物体,从原型到定制产品,甚至是复杂的工程零件,而不再需要传统制造方法所用到的模具或切削工具。
3D打印的方式有哪些?
SLA;即Stereolithography(立体光刻)工艺,是一种常见的3D打印工艺,它使用紫外线光源和液态光敏树脂来逐层构建物体。在打印过程中,液态光敏树脂被均匀涂布在建造平台上。然后,紫外线激光束被聚焦到树脂表面的特定位置,使其固化和硬化。一旦一层完成,建造平台会下降一定距离,以便开始下一层的打印。这个过程不断重复,直到整个物体建造完成。SLA使用的主要材料是光敏树脂。
SLS;即Selective Laser Sintering(选择性激光烧结)工艺,是常见的3D打印工艺,它使用激光束来烧结粉末材料以逐层构建物体。SLS通过高能激光精确聚焦到特定位置,瞬间加热并熔化了这些粉末颗粒,将它们粘合在一起形成一层物体的截面。建造平台然后降低一个层次,再次重复这个过程,逐渐堆叠每一层以建造出完整的物体。SLS工艺使用的材料通常是粉末形式的塑料或金属。
MJF;即Multi Jet Fusion(多喷头熔融)工艺,是一种高度精确且高速的3D打印技术,适合制造功能性原型及零部件。MJF技术主要是利用两个单独的热喷墨阵列来制造全彩3D物体的。打印时,其中一个会左右移动,喷射出材料,另一个会上下移动,进行喷涂、上色和沉积,使成品得到理想的强度和纹理。随后,两个阵列会改变方向从而最大化覆盖面和生产力。接着,一种细化剂会喷射到已经成型的结构上。之后,外部会对已经和正在沉积的部分加热。这些步骤会往复循环,直至整个物体以层层堆积的方式打印完成。主要的打印材料为高性能尼龙。
SLM;即Selective Laser Melting(选择性激光熔化)工艺,是一种先进的3D打印技术,主要用于金属零部件和原型制造。SLM工艺选用激光作为能量源,按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描,扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果,最终获得模型所设计的金属零件。
DLP;即Digital Light Processing(数字光处理)工艺,DLP技术主要是通过投影来逐层固化光敏聚合物液体,从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片,投影机播放幻灯片,每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化,形成零件的一个薄层,然后成型台移动一层,投影机继续播放下一张幻灯片,继续加工下一层,如此循环,直达打印结束,所以不但成型精度高,而且打印速度也非常快。DLP工艺通常使用光敏树脂、红蜡作为打印材料。
3D打印能打印哪些材料?
塑料:
ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)
PLA(聚乳酸)
PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯)
Nylon(尼龙)
TPU(热塑性聚氨酯)
PVA(聚乙烯醇)
HIPS(高抗冲聚苯乙烯)
金属:不锈钢、铝合金、钛合金、镍合金、铜合金、金合金
陶瓷:氧化铝、氮化硅、氧化锆、碳化硅
生物材料:生物打印墨水、细胞素材、生物陶瓷、生物聚合物
复合材料:碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料、金属复合材料
食品材料:巧克力、糖果、面团、食用浆料
其他材料:石膏、纸张、木材(通过细粉末和粘结剂)、蜡、蠟纸(Wax)、气凝胶
3D打印的优缺点
优点;设计自由度较高,可以制造出复杂的产品和部件;能够快速制作出产品的原型,降低开发周期;适用于小批量生产,可以灵活满足客户个性化需求;无需机械加工或任何模具,就可以直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,节省了模具制造的成本和时间。
缺点;在大规模生产方面效率不如传统制造技术;部分3D打印技术制造出的产品表面质量较低;不同的3D打印材料具有不同的性能特点,包括强度、耐热性等,需要根据具体需求进行选择;3D打印机器的投资成本较高,某些3D打印材料的成本较高,可能会增加产品的制造成本。
总的来说,3D打印是一种具有潜力的技术,它正在改变我们的生产方式和社会创新方式。随着技术的进步和应用的扩展,我们可以期待更多的创新和改进,以克服其当前存在的挑战并实现更广泛的应用,推动制造业的进步和发展。