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3D打印的基本原理 ,只需40张高清动图秒懂!

本文主要介绍SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大技术,以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金属3D打印原理。

1. SLA(StereoLithography)

SLA即光固化成型技术,指利用紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应,来逐层固化并生成三维实体的成型方式,SLA制备的工件尺度精度高,是商业化的最早3D打印技术。

以下是SLA工艺工程:

↑↑紫外激光源↑↑

↑↑光固化反应↑↑

↑↑逐层扫描成型↑↑

2. CLIP

CLIP即连续液体界面提取技术,是在Carbon 3D公司在SLA技术的基础上开发的具有革命性的3D打印技术,将3D打印的速度提高了100倍!

CLIP从底部投影,使光敏树脂固化,不需要固化的部分通过控制氧气,形成死区,抑制光固化反应而保持稳定的液态区域,这样就保证了固化的连续性。

↑↑光固化反应↑↑

↑↑氧气抑制光固化过程↑↑

↑↑光固化死区演示↑↑

↑↑CLIP成型过程↑↑

3. 3DP(Three-DimensionalPrinting)

3DP即三维打印快速成型技术,其与传统二维喷墨打印接近,从喷头喷出粘结剂(彩色粘结剂可以打印出彩色制件),将平台上的粉末粘结成型,通常用采用石膏粉作为成型材料。3DP技术目前主要应用有两个:全彩3D打印及砂模铸造。

以下是Exone公司用3DP技术进行砂模铸造的过程:

↑↑粘结剂喷射↑↑

↑↑加热固化↑↑

↑↑打印成型↑↑

↑↑铸造成型↑↑

4. PolyJet

PolyJet即聚合物喷射技术,其成型原理类似3DP技术,但喷射的不是粘合剂而是光固化树脂,喷射完成后通过紫外光照射固化成型。

↑↑PolyJet成型原理↑↑

PolyJet采用阵列式喷头,甚至可以同时喷射不同材料,实现多种材料、多色材料同时打印。

↑↑阵列喷头工作过程↑↑

↑↑PolyJet打印过程↑↑

5. FDM(FusedDeposition Modeling)

FDM即熔融层积技术,利用高温将材料熔化,通过打印头挤出成细丝,在构件平台堆积成型。FDM是最简单也是最常见的3D打印技术,通常应用于桌面级3D打印设备。

以下是FDM技术的工作原理:

↑↑金属颗粒细化↑↑

↑↑金属颗粒分布在液滴中↑↑

↑↑液滴喷射成型过程↑↑

↑↑液相排出过程↑↑

↑↑烧结后的制件↑↑

7. SLM(Selective Laser Melting)

SLM即选区激光熔化成型技术,是目前金属3D打印成型中最普遍的技术,采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末,直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件,得到的制作致密度可达99%以上。

激光振镜系统是SLM的关键技术之一,以下是SLM Solution公司的振镜系统工作图:

↑↑激光发射↑↑

↑↑激光传输↑↑

↑↑扫描振镜↑↑

↑↑激光扫描熔化↑↑

↑↑金属粉末熔化过程↑↑

金属3D打印过程中,由于制件通常较复杂,需要打印支撑材料,制件完成后需要去除支撑,并对制件的表面进行处理。

↑↑取出制件↑↑

↑↑去除支撑 ↑↑

↑↑后处理↑↑

8. SLS(Selective Laser Sintering)

SLS即选区激光烧结成型技术,与SLM技术类似,区别是激光功率不同,通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS制备塑料制件的过程:

↑↑模型分层切片↑↑

↑↑制件的取出↑↑

↑↑后处理↑↑

SLS也可用于制造金属或陶瓷零件,但所得到的制件致密度低,且需要经过后期致密化处理才能使用。

↑↑SLS制造金属零件↑↑

9. LMD(Laser Metal Deposition)

LMD即激光熔覆成型技术,该技术名称繁多,不同的研究机构独立研究并独立命名,常用的名称包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,与SLM最大不同在于,其粉末通过喷嘴聚集到工作台面,与激光汇于一点,粉末熔化冷却后获得堆积的熔覆实体。

以下是LENS技术的工作过程:

↑↑同轴送粉↑↑

↑↑构建过程↑↑

10. EBM(Electron Beam Melting)

EBM即电子束熔化技术,其工艺过程与SLM非常相似,区别在于,EBM所使用的能量源为电子束。EBM的电子束输出能量通常比SLM的激光输出功率大一个数量级,扫描速度也远高于SLM,因此EBM在构建过程中,需要对造型台整体进行预热,防止成型过程中温度过大而带来较大的残余应力。

以下是EBM工作过程:

↑↑整体预热↑↑

↑↑成型过程↑↑

↑↑熔化过程中粉末的变化↑↑ 

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