煎炸烹煮各顯其能——盤點全球主流3D列印技術

現在市面上已經有十幾種不同的烤麵包方法，哦不，是十幾種不同的3D印表機的技術，其中比較主流的有SLA、LOM、SLS和FDM等方法。我們將在下面介紹4種目前使用比較廣泛的技術。一、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。

小編按：葯葯，切克鬧，煎餅果子來一套。是不是感覺看完上面這段兒就跟餓得眼暈一樣？沒事，來個煎餅墊墊飢。好，吃完了煎餅，是不是發現了，這SLA技術其實就像攤煎餅一樣。就是把液態的麵糊（光敏樹脂）在平底鍋（升降台）上薄薄地攤開來，然後加熱，一層就攤好了。通常這個時候我們就讓老闆加雞蛋加蔥花了，但是SLA的煎餅是要在煎熟的這層上繼續攤繼續加熱，一層一層這樣摞起來的。

SLA技術的優點：1、是最早出現的3D列印技術，成熟度高，經過時間的檢驗。2、由CAD數字模型直接製成原型，加工速度快，產品生產周期短，無需切削工具與模具。3、可以加工結構外形複雜或使用傳統手段難於成型的原型和模具。4、使CAD數字模型直觀化，降低錯誤修復的成本。5、為實驗提供試樣，可以對計算機模擬計算的結果進行驗證與校核。6、可聯機操作，可遠程控制，利於生產的自動化。SLA技術的缺點：1、SLA系統造價高昂，使用和維護成本過高。2、SLA系統是要對液體進行操作的精密設備，對工作環境要求苛刻。3、成型件多為樹脂類，強度，剛度，耐熱性有限，不利於長時間保存。4、預處理軟體與驅動軟體運算量大，與加工效果關聯性太高。5、軟體系統操作複雜，入門困難；使用的文件格式不為廣大設計人員熟悉。6、立體光固化成型技術被單一公司所壟斷。二、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。

小編按：葯葯，切克鬧，煎餅果子來一套，不要蔥花不要蛋，光板餅子來一套。如果說SLA是攤煎餅的話，那麼LOM就是切煎餅壓煎餅了。就是把攤好的白餅（箔材）放案板（工作台）上，拿菜刀（激光器）切出一塊兒，上面再放一塊兒白餅，拿擀麵杖（熱壓滾筒）擀瓷實咯，照著底下的樣兒繼續切，就這麼一層層摞起來。

LOM技術的優點：1、成型速度較快。由於只需要使用激光束沿物體的輪廓進行切割，無須掃描整個斷面，所以成型速度很快，因而常用於加工內部結構簡單的大型零件。2、原型精度高，翹曲變形小。3、原型能承受高達200攝氏度的溫度，有較高的硬度和較好的力學性能。4、無需設計和製作支撐結構。5、可進行切削加工。6、廢料易剝離，無須後固化處理。7、可製作尺寸大的原型。8、原材料價格便宜，原型製作成本低。LOM技術的缺點：1、不能直接製作塑料原型。2、原型的抗拉強度和彈性不夠好。3、原型易吸濕膨脹，因此，成型後應儘快進行表面防潮處理。4、原型表面有台階紋理，難以構建形狀精細、多曲面的零件，成型後需進行表面打磨。三、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。

小編按：這會兒煎餅已經攤了一大摞，切了一大摞了，麵糊眼瞅著也要見底了，想再和點面吧，發現袋子裡面的麵粉結塊了。吶，你去把這疙瘩面塊取出來，我給你講講這面塊是怎麼結成的。哦，不用啊，你知道啊。對，這麵粉結塊是因為水一層層滲過去，麵粉吸水粘結成塊了。不過SLS不是滲水，而是直接用激光燒結粉末層層疊加的。你說什麼？炒麵？Sorry, I don』t understand.

SLS技術的特點與其它3D印表機技術相比，SLS最突出的優點在於它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前，可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的複合粉末材料。由於SLS成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設計和製造複雜的支撐系統，所以SLS的應用越來越廣泛。四、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。

小編按：好了好了，我不要Coffee、Tea or Coca-Cola，也不要橙汁兒，你能把手裡面舉著的那塊麵疙瘩放下來了嗎？咱不炒麵了行不，我教你裱花好吧。對，就是裱花。其實吧，FDM用拼音展開了就是F發麵、D蛋糕、M描花，裝置好裱花袋（供絲機構），把奶油從裱花嘴（噴頭）擠壓出來，一層一層描花，你看，這樣就成型了是吧。

FDM技術的優點：1、成本低。FDM技術用液化器代替了激光器，設備費用低；原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學物質污染，使得成本大大降低。2、採用水溶性支撐材料，使得去除支架結構簡單易行，可快速構建複雜的內腔、中空零件以及一次成型的裝配結構件。3、原材料以材料卷得的形式提供，易於搬運和快速更換。4、可選用多種材料，如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及醫用ABS等。5、原材料在成型過程中無化學變化，製件的翹曲變形小。6、用蠟成型的原型零件，可以直接用於熔模鑄造。FDM技術的缺點：1、原型的表面有較明顯的條紋，成型精度相對SLA工藝較低，最高精度0.127mm。2、沿著成型軸垂直方向的強度比較強。3、需要設計和製作支撐結構。4、需要對整個截面進行掃描塗覆，成型時間較長，成型速度相對SLA慢7%左右。5、原材料價格昂貴。SLA、LOM、SLS、FDM對比：

綜上所述，魯、川、蘇、粵、閩、浙、徽、湘等菜系各有特色，煎炸烹煮燉炒各自不同。但每一個菜系都是我們深愛著的舌尖上的中國神聖而不可分割的一部分。SLA、LOM、SLS、FDM等3D列印技術，雖然是對應不同狀態的原材料，應用不同的成型技術，各有其優缺點，但這些優缺點的互補，便構成了完整的3D列印世界。這個世界裡沒有任何一個單項技術是完美的，我們把所有的不完美的單體組合協作起來，那才是
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