3D打印设备.doc

3D打印设备.doc3D打印设备第一台 3D 打印机由查尔斯? 赫尔在 1986 年发明,这台 3D 打印机使用立体光固成型技术。经过 30 年的发展, 3D 打印形成了不同的技术路线和工艺,不同的工艺对应着不同的打印设备及材料。 3D 打印技术路径 3D 打印技术发展至今,在最初的基础上已经衍生出几十种打印技术。美国材料与测试协会增材制造技术委员会( ASTM F42 )增材制造技术委员会在其发布的《增材制造技术标准术语》( ASTMF2792-12a ) 中把打印原理分为七大类,主流的技术都可以归入这七类原理。经过几十年的发展,目前已经开发出多种 3D 打印技术路径,从大类上划分为挤出成型、粒状物料成型、光聚合成型和其他成型几大类, 挤出成型主要代表技术路径为熔融沉积成型( FDM ); 粒状物成型技术路径主要包括电子束熔化成型( EBM ) 、选择性激光烧结( SLS ) 、三维打印( 3DP )、选择性热烧结( SHS )等; 光聚合成型主要包括光固化( SLA )、数字光处理( DLP )、聚合物喷射( PI); 其他技术包括激光熔覆快速制造技术( LENS )、熔丝制造( FFF ) 、融化压模( MEM ) 、层压板制造( LOM )等。其中, FDM 、 SLA 、 LOM 、 SLS 、 3DP 为主流技术。粒状物料成型顾名思义,各种粒状物料成型工艺均采用粒状物料,包括金属粉末、塑料粉末、陶瓷粉末等等, 不同的工艺对材料的物理、化学性能有差别化的要求, 通过这些技术可以将粉末材料转化为固体材料, 赋予一定的结构和机械性能。所不同的是在进行粉末连接的时候采用的方法不同,一般有激光、电子束、热量、粘剂等。采用激光、电子束进行 3D 打印的一般需要较为苛刻的外部条件, 适用于工业 3D 打印机; 利用粘剂、热进行连接的对外部环境要求不算太苛刻,可发展桌面级打印机。粒状物成型技术路径主要包括电子束熔化成型( EBM )、选择性激光烧结( SLS )、选择性激光融化( SLM )、三维打印( 3DP )、选择性热烧结( SHS )、金属激光烧结( DMLS )等。粒状物料成型相关技术的优点, 包括成型速度快、材料广泛、能够制造复杂构造等特点, 但同时也存在强度低、一般需要后处理、部分技术路径需要预加工、成本较高等缺点。受制于机械性能较差等因素, 目前通过粒状物料成型 3D 打印工艺更多地应用于产品开发阶段。 3D 打印技术类别光聚合成型光聚合成型类 3D 打印技术是利用光敏材料在光照射下固化成型的 3D 打印技术的统称。主要包括三种技术路线:其一是由美国 3D Systems 开发并最早实现商业化的光固化成型技术( SLA ); 其二是由德国 envision TEC 公司基于数字光处理( DLP ) 投影仪技术开发的 DLP 技术; 其三则是由以色列 Objet 公司( 2012 年与 Stratasys 合并)开发的聚合物喷射技术( PolyJet )。其中, SLA 使用的光源为紫外激光束, DLP 使用的光源为数字光处理器, PolyJet 使用的光源为紫外光。三种技术虽然原理相近,但由于光源以及具体工艺的差异,导致在打印速度、精度、光洁度等方面各有优劣, 在应用方面也是各有侧重。 3D 打印工艺打印工艺与设备主要基于常规热源、激光热源、电子束、粘结、层压和光固化等不同的材料成型方式。不同原理的技术所制成产品具有不同的性能,其应用也受到相应限制。这些 3D 打印技术由不同公司研发倡导, 主要区别在于打印速度、成本、可选材料及色彩能力等。熔融沉积成型( FDM ) 熔融沉积成型( Fused Deposition Modeling , FDM )技术由美国学者 Scott Crump 于 1988 年研制成功,并据此于 1989 年成立 Stratasys 公司。 FDM 技术将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出, 喷嘴按照零件每一层的预定轨迹, 以固定的速率移动, 进行熔体沉积。每完成一层, 工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层, 如此反复最终实现零件的沉积成型。其每一层片的厚度由挤出丝的直径决定,通常是 - 。成型过程需要恒温环境,熔融状态的丝挤出成型后如果骤然受到冷却, 容易造成翘曲和开裂, 适当的环境温度最大限度地减小这种造型缺陷, 提高成型质量和精度。 FDM 的优势在于材料来源广泛,可使用工业级热塑原料,设备所需技术水平较低, 进入门槛和生产成本相对较低。但缺点在于, 由于温度的不稳定会对材料成型的稳定性造成影响, 线材的直径影响产品的精度, 使得打印精度较低、表面粗糙。喷头移动速度影响成型速度, 并且复杂构件不易制造。 FDM 技术被 Stratasys 公司的 Dimensio