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3d打印是制造业领域的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。近年来,随着工业技术的进步,3d打印技术得到迅速发展并得到媒体的广泛关注。面对众多的3d打印技术,各位小伙伴是不是有点hold不住了?

没关系,本篇文章为大家整理十大3d打印技术,用动图的方式生动呈现出其原理,让你快速了解3d打印是怎么回事。

文中,给大家分享的是3d打印原理高分子篇和金属篇,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:

模型处理

耗材挤出成型

逐层打印过程

去除支撑

表面处理

金属3d打印技术可以直接用于金属零件的快速成型制造,具有广阔的工业应用前景,是国内外重点发展的3d打印技术,下面跟大家分享npj、slm、sls、lmd和ebm五大金属3d打印原理。

6.npj(nano particle jetting)

npj技术是以色列公司xjet最新开发出的金属3d打印成型技术,与普通的激光3d打印成型相比,其使用的是纳米液态金属,以喷墨的方式沉积成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有优异的精度和表面粗糙度。

以下是xjet设备工作过程:

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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