解析四種3D打印的成型技術(shù)過程

魔猴君  知識堂   1269天前

今天為大家介紹下如今主流的四種3D打印技術(shù)，有FDM、SLA、SLS和3DP他們的成型技術(shù)過程。

1.熔融沉積成型（Fused deposition modeling FMD）

FMD可能是目前應(yīng)用最廣泛的一種工藝，很多消費級的3D打印機都是采用的這種工藝，因為它實現(xiàn)起來相對容易。FMD加熱頭把熱熔性材料（ABS，PA,POM）加熱到臨界狀態(tài)，使其呈現(xiàn)半流體狀態(tài)，然后加熱頭會在軟件控制下沿CAD確認的二維幾何軌跡運動，同時噴頭將半流動狀態(tài)的材料擠壓出來，材料瞬時凝固形成有輪廓形狀的薄層.

這個過程與二維打印機的打印過程很相似，只不過從打印頭出來的不是油墨，而是ABS樹脂等材料的熔融物，同時由于3D打印機的打印頭或底座能夠在垂直方向移動，所以它能讓材料逐層進行快速堆積，并每層都是CAD模型確定的軌跡打印出形狀，所以最終能夠打印出設(shè)計好的三維物體。

2．光固化立體成型（Stereolithography，SLA）

據(jù)維基百科記載，1984年的第一臺快速成形設(shè)備采用的就是光固化立體造型工藝，現(xiàn)在的快速成型設(shè)備中，以SLA的研究最為深入運用也最為廣泛。平時我們通常將這種工藝簡稱“光固化”，該工藝的基礎(chǔ)是能在紫外光照射下產(chǎn)生聚合反應(yīng)的光敏樹脂

與其它3D打印工藝一樣，SLA光固化設(shè)備也會在開始“打印”物體前，將物體的三維數(shù)字模型切片。然后在電腦控制下，紫外激光會沿著零件各分層截面輪廓，對液態(tài)樹脂進行逐點掃描。被掃描到的樹脂薄層會產(chǎn)生聚合反應(yīng)，由點逐漸形成線，最終形成零件的一個薄層的固化截面，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態(tài)。

當(dāng)一層固化完畢，升降工作臺移動一個層片厚度的距離，在上一層已經(jīng)固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，用以進行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此循環(huán)往復(fù)，直到整個零件原型制造完畢。

SLA工藝的特點是，能夠呈現(xiàn)較高的精度和較好的表面質(zhì)量，并能制造形狀特別復(fù)雜（如空心零件）和特別精細（如工藝品、首飾等）的零件。

3、選擇性激光燒結(jié)（SLS）

數(shù)字模型分層切割與逐層制造是3D打印工藝的基礎(chǔ)，這里往后就不再贅述了。除此之外，SLS工藝與SLA光固化工藝還有相似之處。即都需要借助激光將物質(zhì)固化為整體。不同的是，SLS工藝使用的是紅外激光束，材料則由光敏樹脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復(fù)合物的粉末.

先將一層很薄（亞毫米級）的原料粉未鋪在工作臺上，接著在電腦控制下的激光束通過掃描器以一定的速度和能量密度，按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描。激光掃描過的粉末就燒結(jié)成一定厚度的實體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。一層掃描完畢，隨后對下一層進行掃描。先根據(jù)物體截層厚度升降工作臺，鋪粉滾筒再次將粉末鋪平，然后再開始新一層的掃描。如此反復(fù)，直至掃描完所有層面。去掉多余粉末，再經(jīng)過打磨、烘干等適當(dāng)?shù)暮筇幚?，即可獲得零件。

4、三維印刷工藝（3D printing，3DP）3DP

也被稱為粘合噴射、噴墨粉末打印。這種3D打印技術(shù)的工作方式和傳統(tǒng)的二維噴墨打印最為接近。和SLS工藝相同，3DP技術(shù)也是通過將粉末粘結(jié)成整體來制作零部件，但是它不是通過激光熔融的方式粘結(jié)，而是通過噴頭噴出的粘結(jié)劑來完成粘結(jié)工作。

噴頭在電腦控制下，按照模型截面的二維數(shù)據(jù)運行，選擇性地在相應(yīng)位置噴射粘結(jié)劑，最終構(gòu)成層。在每一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個等于層厚度的距離，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并由鋪粉輥推到成型缸，鋪平再被壓實。如此循環(huán)，直至完成整個物體的粘結(jié)。

3DP技術(shù)作為3D打印技術(shù)之一，是繼SLS、FDM等應(yīng)用最為廣泛的快速成型工藝技術(shù)后發(fā)展前景最為看好的一項快速成型技術(shù)。憑借快捷、適用范圍廣、精細度高等獨特的優(yōu)勢，3DP技術(shù)得到很多優(yōu)秀的3D打印行業(yè)公司的關(guān)注。