3D打印技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)詳解

3D打印技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)詳解快速成型根據(jù)材料與加工設(shè)備的不同，技術(shù)上主要有以下幾大類(lèi)：

1. SLA工藝 ： 光固化/立體光刻

2. FDM工藝： 熔融沉積成形

3. SLS工藝：選擇性激光燒結(jié)

4. LOM工藝： 分層實(shí)體制造

5. 3DP工藝： 三維印刷

6. PCM工藝： 無(wú)木模鑄造

一、光固化成型(簡(jiǎn)稱(chēng)：SLA或AURO)光敏樹(shù)脂為原料

光固化成形是最早出現(xiàn)的快速成形工藝。其原理是基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長(zhǎng)(x=325nm)和強(qiáng)度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng), 分子量急劇增大, 材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。光固化成型是目前研究得最多的方法，也是技術(shù)上最為成熟的方法。一般層厚在0.1到0.15mm，成形的零件精度較高。

多年的研究改進(jìn)了截面掃描方式和樹(shù)脂成形性能，使該工藝的加工精度能達(dá)到0.1mm，現(xiàn)在最高精度已能達(dá)到0.05mm。但這種方法也有自身的局限性，比如需要支撐、樹(shù)脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹(shù)脂有一定的毒性等。

光固化工藝的優(yōu)點(diǎn)是精度較高、表面效果好，零件制作完成打磨后，將層層的堆積痕跡去除。光固化工藝運(yùn)行費(fèi)用最高，零件強(qiáng)度低無(wú)彈性，無(wú)法進(jìn)行裝配。光固化工藝設(shè)備的原材料很貴，種類(lèi)不多。光固化設(shè)備的零件制作完成后，還需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保證零件的強(qiáng)度。

液漕內(nèi)的光敏樹(shù)脂經(jīng)過(guò)半年到一年的時(shí)間就要過(guò)期，所以要有大量的原型服務(wù)以保證液漕內(nèi)的樹(shù)脂被及時(shí)用完，否則新舊樹(shù)脂混在一起會(huì)導(dǎo)致零件的強(qiáng)度下降、外形變形。如需要更換不同牌號(hào)的材料就需要將一個(gè)液漕的光敏樹(shù)脂全部更換，工作量大、樹(shù)脂浪費(fèi)很多。

一年內(nèi)液漕光敏樹(shù)脂必須用完否則將會(huì)變質(zhì)，用戶(hù)需要重新投入近十萬(wàn)元采購(gòu)光敏樹(shù)脂。三十萬(wàn)的端面泵浦固體紫外激光器只能用1萬(wàn)小時(shí)，使用兩年后激光器更換需要二次投入三十萬(wàn)的費(fèi)用。振鏡系統(tǒng)也是有易損件，再次更換需要十幾萬(wàn)元的投入。由于設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用高，這種設(shè)備一般被大型集團(tuán)或有足夠資金的企業(yè)采購(gòu)。

二、熔融擠出成型(簡(jiǎn)稱(chēng)FDM)蠟、ABS、PC、尼龍等為原料

熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計(jì)一些輔助結(jié)構(gòu)-“支撐”，對(duì)后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過(guò)程的順利實(shí)現(xiàn)。

這種工藝不用激光，使用、維護(hù)簡(jiǎn)單，成本較低。用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。用ABS制造的原型因具有較高強(qiáng)度而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試與評(píng)估等方面得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出PC，PC/ABS，PPSF等更高強(qiáng)度的成形材料，使得該工藝有可能直接制造功能性零件。由于這種工藝具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30%。