首页/文章/ 详情

【知识】40张高清动图,十大3D打印原理!

3年前浏览4693
3D打印并非一项新技术,它于上世纪末已经实现了工业级生产,近年来,3D打印再次回到人们的视野中。这项技术尚不具备大规模生产能力,但在小批量、多样化生产中极具优势,典型应用如近期意大利企业为医院生产的呼吸阀。今天,推荐这篇文章以动图形式展示了十种3D打印模式的原理,分为高分子篇和金属片两部分,还挺有意思的,赶紧看看。



本文主要介绍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:

图片
↑↑紫外激光源↑↑

图片
↑↑光固化反应↑↑

图片
↑↑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。


图片
↑↑光固化反应↑↑

图片
↑↑氧气抑制光固化过程↑↑

图片
↑↑光固化死区演示↑↑

图片
图片
↑↑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:


图片
↑↑粘结剂喷射↑↑

图片
↑↑加热固化↑↑

图片
↑↑打印成型↑↑

图片
↑↑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。


图片
↑↑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。


图片
↑↑阵列喷头工作过程↑↑

图片
↑↑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。

免费下载:18款超实用软件轻松搞科研,都是必备的啊!

以下是FDM技术的工作原理:


图片
↑↑模型处理↑↑

图片
↑↑耗材挤出成型↑↑

图片
↑↑逐层打印过程↑↑

图片
↑↑去除支撑↑↑

图片
↑↑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:

图片
↑↑金属颗粒细化↑↑
 图片
↑↑金属颗粒分布在液滴中↑↑

图片
↑↑液滴喷射成型过程↑↑

图片
↑↑液相排出过程↑↑

图片
↑↑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:


图片
↑↑激光发射↑↑

图片
↑↑激光传输↑↑

图片
↑↑扫描振镜↑↑
 图片
↑↑激光扫描熔化↑↑
 图片
↑↑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。
 图片
↑↑取出制件↑↑
 图片
↑↑去除支撑 ↑↑

图片
↑↑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:


图片
↑↑模型分层切片↑↑
  图片
↑↑制件的取出↑↑
 图片
↑↑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。
 图片
↑↑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:


图片
↑↑同轴送粉↑↑

图片
↑↑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:


图片
↑↑整体预热↑↑

图片
图片
↑↑成型过程↑↑

图片
↑↑熔化过程中粉末的变化↑↑


【免责声明】本文来自材料馆(id:cailiaoguan),版权归原作者所有!仅用于个人学习,若涉及版权等请告知,将立即删除,谢谢大家的关注!

新能源汽车工程车疲劳结构基础模具CAPP
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2021-06-02
最近编辑:3年前
CAE之家
硕士 | CAE仿真负责人 个人著作《汽车NVH一本通》
获赞 1136粉丝 5958文章 921课程 20
点赞
收藏
作者推荐
未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈