3D印表機有哪些種類?


怒答此題~

首先題主的表述有問題,3D列印技術有哪些種類豈不更好?

(你要知道現在有多少3d印表機公司就有多少印表機種類!)

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目前比較流行的3D列印技術種類主要包括SLA/DLP技術、FDM熔融層積成型技術、3DP 技術、SLS選區激光燒結等。

SLA/DLP技術

SLA 是"Stereo lithography Appearance"的縮寫,即立體光固化成型法。用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由點到線,由線到面順序凝固,完成一個層面的繪圖作業,然後升降台在垂直方向移動一個層片的高度,再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。

SLA 是最早實用化的快速成形技術,採用液態光敏樹脂原料,工藝原理如圖所示。

其工藝過程是,首先通過 CAD 設計出三維實體模型,利用離散程序將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的數據將精確控制激光掃描器和升降台的運動;激光光束通過數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑 照射到液態光敏樹脂表面 , 使表面特定區域內的一層樹脂固化後, 當一層加工完畢後,就生成零件的一個截面;然後 升降台下降一定距離, 固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二固化層牢固地粘結在前一固化層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出後,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。
SLA 技術主要用於製造多種模具、模型等;還可以在原料中通過加入其它成分, SLA用原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。 SLA 技術成形速度較快,精度較高,但由於樹脂固化過程中產生收縮,不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。
DLP激光成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似,不過它是使用高解析度的 數字光處理器(DLP)投影儀來固化液態光聚合物,逐層的進行光固化,由於每層固化時通過幻燈片似的片狀固化,因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術 速度更快。該技術成型精度高,在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

SLA三D印表機UM1 列印視頻

精細度指數

硬度強度指數


FDM熔融層積成型技術

(gif圖看不了)

FDM即是Fused DepositionModeling,熔融擠出成型工藝的材料一般是熱塑性材料,如ABS、PC、尼龍等,以絲狀供料。材料在噴頭內被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,並與周圍的材料粘結。每一個層片都是在上一層上堆積而成,上一層對當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發生變化,當形狀發生較大的變化時,上層輪廓就不能給當前層提供充分的定位和支撐作用,這就需要設計一些輔助結構-「支撐」,對後續層提供定位和支撐,以保證成形過程的順利實現。

這種工藝不用激光,使用、維護簡單,成本較低。用ABS製造的原型因具有較高強度而在產品設計、測試與評估等方面得到廣泛應用。近年來又開發出PC,PC/ABS,PPSF等更高強度的成形材料,使得該工藝有可能直接製造功能性零件。由於這種工藝具有一些顯著優點,該工藝發展極為迅速,目前FDM系統在全球已安裝快速成形系統中的份額最大。

FDM ABS 3D列印

精細度指數

強度硬度指數


3DP技術

3DP即3D printing,採用3DP技術的3D印表機使用標準噴墨列印技術,通過將液態連結體鋪放在粉末薄層上, 以列印橫截面數據的方式逐層創建各部件,創建三維實體模型,採用這種技術列印成型的樣品模型與實際產品具有同樣的色彩,還可以將彩色分析結果直接描繪在模型上,模型樣品所傳遞的信息較大。

美國麻省理工大學的Emanual Sachs教授於1989年申請了三維印刷技術(3DP)的專利。這是一種以陶瓷、金屬等粉末為材料,通過粘合劑將每一層粉末粘合到一起,通過層層疊加而成型。1993年,粉末粘合成型工藝是實現全彩列印最好的工藝,使用石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等作為材料,是目前最為成熟的彩色3D列印技術。

projet 3d列印快速成型機 機器模擬演示

精細度指數

強度硬度指數

彩色指數

SLS選區激光燒結技術/SLM

SLS選區激光燒結技術,即Selective Laser Sintering,和3DP技術相似,同樣採用粉末為材料。所不同的是,這種粉末在激光照射高溫條件下才能融化。噴粉裝置先鋪一層粉末材料,將材料預熱到接近熔化點,在採用激光照射,將需要成型模型的截面形狀掃描,使粉末融化,被燒結部分粘合到一起。通過這種過程不斷循環,粉末層層堆積,直到最後成型。

SLS最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的 Carlckard 於 1989 年在其碩士論文中提出的。後美國 DTM 公司於 1992 年推出了該工藝的商業化生產設備 Sinter Sation。幾十年來,奧斯汀分校和 DTM 公司在 SLS 領域做了大量的研究工作,在設備研製和工藝、材料開發上取得了豐碩成果。德國的 EOS 公司在這一領域也做了很多研究工作,並開發了相應的系列成型設備。激光燒結技術成型原理最為複雜,成型條件最高,設備及材料成本最高的3D列印技術,但也是目前對3D列印技術發展影響最為深遠的技術。目前SLS技術材料可以是尼龍、蠟、陶瓷、金屬等,SLS技術成型材料的的種類多元化。

金屬粉末3D印表機完整零件加工過程視頻(金屬粉末3D列印同時CNC加工)

精細度指數

強度硬度指數


LOM 技術 分層實體製造法(LOM——Laminated Object Manufacturing),LOM 又稱層疊法成形,它以片材(如紙片、塑料薄膜或複合材料)為原材料,其成形原理如圖所示,激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線數據,將背面塗有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層後,送料機構將新的一層紙疊加上去,利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起,然後再進行切割,這樣一層層地切割、粘合,最終成為三維工件。

LOM 常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以製造模具、模型外,還可以直接製造構件或功能件。
該技術的特點是工作可靠,模型支撐性好,成本低,效率高。缺點是前、後處理費時費力,且不能製造中空結構件。成形材料:塗敷有熱敏膠的纖維紙;製件性能:相當於高級木材;
主要用途:快速製造新產品樣件、模型或鑄造用木模。

精細度指數

強度硬度指數


CLIP 3D列印技術(強烈推薦)

CLIP 3D列印技術它能夠數十倍乃至百倍地提升3D列印的速度。怎麼做到的呢?簡單來說,就是光固化的樹脂非常黏,並且在固化過程中粘稠度進一步提高,易粘連,因此列印每一層,都要花時間等待和處理粘連的部分;而CLIP用特殊材料,使固化的樹脂與底部之間多了一層氣體(氧氣),不會粘連到底部,因此可以連續固化,大大提升速度。

CLIP 3D列印技術發布會視頻值得一看,非常棒的技術,從列印速度和時間得到了一個質的飛躍,很值得期待,並且得到了autodesk公司的投資,估計在半年內量產。

以上

謝謝~


SLA技術

SLA是「Stereo lithography Appearance」的縮寫,即立體光固化成型法。SLA是最早實用化的3D列印技術,採用液態光敏樹脂原料。其工作原理是,通過CAD設計出三維模型,利用離散程序將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的數據將精確控制激光掃描器和升降台的運動;激光光束通過數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑,照射到液態光敏樹脂表面,使表面特定區域內的一層樹脂固化,加工完畢就生成零件的一個截面;然後升降台下降一定距離,固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二層牢固地粘結在前一層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出後,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。

LOM技術

LOM是「Laminated Object Manufacturing」的縮寫,即分層實體製造法,又稱層疊法成形。箔材疊層實體製作是根據三維CAD 模型每個截面的輪廓線,在計算機控制下,發出控制激光切割系統的指令,使切割頭作X 和Y 方向的移動。供料機構將地面塗有熱溶膠的箔材(如塗覆紙、塗覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材)一段段的送至工作台的上方。激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓用二氧化碳光束對箔材沿輪廓線將工作台上的箔材割出輪廓線,並將無輪廓區切割成小碎片。然後,由熱壓機構將一層層箔材壓緊並粘合在一起。可升降工作台支撐正在成型的工件,並在每層成型之後,降低一個層厚,以便送進、粘合和切割新的一層箔材。最後形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件。取出並將多餘的廢料小塊剔除,最終獲得三維產品。

SLS技術

SLS是「Selective Laser Sintering」的縮寫,即選擇性激光燒結。SLS印表機工作面由粉末缸和成型缸組成,粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均勻鋪上一層,計算機根據原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡,有選擇地燒結固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層後,工作活塞下降一個層厚,鋪粉系統鋪上新粉。控制激光束再掃描燒結新層。如此循環往複,層層疊加,直到三維零件成型。最後將未燒結的粉末回收到粉末缸,並取出成型件。在燒結之前,整個工作台被加熱至一定溫度,可減少成型中的熱變形,並利於層與層之間的結合。

FDM技術

FDM是「Fused Deposition Modeling」的縮寫,即熔積成型法,是一種將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC 等)加熱熔化進而堆積成型方法。FDM工作原理是:加熱噴頭在計算機的控制下,根據產品零件的截面輪廓信息,作X-Y 平面運動,熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱熔噴頭,在噴頭中加熱和熔化成半液態,然後被擠壓出來,有選擇性的塗覆在工作台上,快速冷卻後形成一層大約0.127mm 厚的薄片輪廓。一層截面成型完成後工作台下降一定高度,再進行下一層的熔覆,好像一層層"畫出"截面輪廓,如此循環,最終形成三維產品零件。

SLA、LOM、SLS、FDM對比:

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1、FDM:熔融沉積製造,利用高溫將材料融化成液態,通過列印頭擠出固化,最後在立體空間上排列形成立體實物。FDM同其他成型技術相比,它的成型精度高、列印模型硬度好,顏色多樣,但是成型物體表面粗糙。

2、PLA:聚乳酸,新型的生物降解材料,使用玉米或木薯澱粉原料製成。PLA具有良好的生物可降解性,是公認的綠色高分子環保材料。

3、SLA:光固化,也稱光造型、立體光刻及立體印刷,其工藝過程是以液態光敏樹脂為材料充滿液槽,由計算機控制激光束跟蹤層狀截面軌跡,並照射到液槽中的液體樹脂,而使這一層樹脂固化,之後升降台下降一層高度,已成型的層面上又布滿一層樹脂,然後再進行新一層的掃描,新固化的一層牢固地粘在前一層上,如此重複直到整個零件製造完畢,得到一個三維實體模型。該工藝的特點是:原型件精度高,零件強度和硬度好,可制出形狀特別複雜的空心零件,生產的模型柔性化好,可隨意拆裝,是間接制模的理想方法。缺點是需要支撐,樹脂收縮會導致精度下降,另外光固化樹脂有一定的毒性而不符合綠色製造發展趨勢。

4、SLS:選擇性激光燒結,常採用的材料有金屬、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作為成形材料。其工藝過程是:先在工作台上鋪上一層粉末,在計算機控制下用激光束有選擇地進行燒結(零件的空心部分不燒結,仍為粉末材料),被燒結部分便固化在一起構成零件的實心部分。一層完成後再進行下一層,新一層與其上一層被牢牢地燒結在一起。全部燒結完成後,去除多餘的粉末,便得到燒結成的零件。該工藝的特點是材料適應面廣,不僅能製造塑料零件,還能製造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。造型精度高,原型強度高,所以可用樣件進行功能試驗或裝配模擬。

SLA材料是液態光敏樹脂,列印需要支撐,材料單一。SLS材料豐富,粉末狀,以尼龍為基礎的材料就有十來種,而且自己可以通過設備開發新材料。SLS一大特色就是可以列印金屬材料,這是FDM和Sla都不能做到的。SLS塑料列印是不存在支撐的。


主流的就是粉末燒結、溶融沉積、光固化、層疊法成型,其他技術均是在這幾項技術的衍生,贊同王仲庸的分析,學習了!


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