光固化成型

时间:2024-08-06 09:50:02编辑:花茶君

3D打印技术3DP工艺的原理是什么?

3D打印技术3DP工艺的原理是什么?下面就我们来针对这个问题进行一番探讨,希望这些内容能够帮到有需要的朋友们。立体式喷墨打印法(Three-DimensionPrinting,3DP)最开始由美国麻省理工学院(MIT)于1993年开发设计。该工艺根据应用液体相互连接体将铺有粉末的各层干固,以构建三维实体线原形。根据3DP技术性,美国ZCorp公司开发设计了3d打印成型机,大家所采用的3d打印机器设备即由其荣誉出品;3d打印机应用规范喷墨打印技术性,根据将液体相互连接体铺放到粉末层析上,逐级建立各构件。与2d平面图打印机在打印头下送纸不一样,3d打印机是在一层粉末的上端挪动打印头,打印横截面数据。彩色3d打印机打印成形的试品模型与具体商品具备相同的颜色。您可以将彩色剖析结果立即勾勒在模型上,或是注解并标识设计方案变更,便于进一步增强模型试品所传送的信息内容值。1993年由MIT创造发明,1995年ZCorporation企业得到专享受权,2011年被3DSystems回收(技术性名字更改成ColorJetPrinting)发布,是世界上最早的全彩色3d打印技术性。国际性上着名的3dp加工工艺企业也有ExOne、VoxelJet等。从工作方式看来,三维包装印刷与传统式二维喷墨打印最贴近。与SLS工艺一样,3DP也是利用将粉末粘结成总体来制做零部件,不同点取决于,它没有根据激光器熔化的方法粘结,反而是根据喷嘴喷出来的粘结剂。其详尽原理为:3DP的给料方法与SLS一样,送料时将粉末根据水准压辊平辅于打印服务平台以上。将含有颜色的强力胶根据充压的方法传至打印头中储存。下面打印的全过程就很像2D的喷墨打印机了,最先操作系统会依据三维模型的颜色将彩色的强力胶开展混和并可选择性地喷在粉末平面图上,粉末遇强力胶后会粘结为实体线。一层粘结进行后,打印服务平台降低,水准压棍再度将粉末平整,随后再逐渐新一层的粘结,如此的不断逐层打印,直到全部模型粘结结束;打印进行后,回收利用未粘结的粉末,吹净模型表层的粉末,再度将模型用透明胶水泡浸,这时模型就具备了一定的抗压强度。理论上讲,一切可以制造成粉末状的资料都能够用3DP加工工艺成形,原材料挑选范畴很广。

简述3d打印的工艺过程

3D打印的主流工艺流程。
  1、熔融沉积造型(Fused deposition modeling,FDM)
  FDM 可能是目前应用最广泛的一种工艺,很多消费级3D 打印机都是采用的这种工艺,因为它实现起来相对容易:
  FDM加热头把热熔性材料(ABS树脂、尼龙、蜡等)加热到临界状态,使其呈现半流体状态,然后加热头会在软件控制下沿CAD 确定的二维几何轨迹运动,同时喷头将半流动状态的材料挤压出来,材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。
 
 这个过程与二维打印机的打印过程很相似,只不过从打印头出来的不是油墨,而是ABS树脂等材料的熔融物。同时由于3D
打印机的打印头或底座能够在垂直方向移动,所以它能让材料逐层进行快速累积,并且每层都是CAD
模型确定的轨迹打印出确定的形状,所以最终能够打印出设计好的三维物体。
  2、光固化立体造型(Stereolithography,SLA)
  据维基百科记载,1984年的第一台快速成形设备采用的就是光固化立体造型工艺,现在的快速成型设备中,以SLA的研究最为深入,运用也最为广泛。平时我们通常将这种工艺简称“光固化”,该工艺的基础是能在紫外光照射下产生聚合反应的光敏树脂。
 与其它3D 打印工艺一样,SLA 光固化设备也会在开始“打印”物体前,将物体的三维数字模型切片。然后电脑控制下,紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓,对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应,由点逐渐形成线,最终形成零件的一个薄层的固化截面,而未被扫描到的树脂保持原来的液态。
  当一层固化完毕,升降工作台移动一个层片厚度的距离,在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂,用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此循环往复,直到整个零件原型制造完毕。
  SLA 工艺的特点是,能够呈现较高的精度和较好的表面质量,并能制造形状特别复杂(如空心零件)和特别精细(如工艺品、首饰等)的零件。
  3、选择性激光烧结(SLS)
 
 数字模型分层切割与逐层制造是3D 打印工艺的基础,这里往后就不再赘述了。除此之外,SLS 工艺与SLA
光固化工艺还有相似之处,即都需要借助激光将物质固化为整体。不同的是,SLS
工艺使用的是红外激光束,材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。
  先将一层很薄(亚毫米级)的原料粉未铺在工作台上,接着在电脑控制下的激光束通过扫描器以一定的速度和能量密度,按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结成一定厚度的实体片层,未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。
  一层扫描完毕,随后对下一层进行扫描。先根据物体截层厚度升降工作台,铺粉滚筒再次将粉末铺平,然后再开始新一层的扫描。如此反复,直至扫描完所有层面。去掉多余粉末,再经过打磨、烘干等适当的后处理,即可获得零件。
  目前应用此工艺时,以蜡粉末及塑料粉末作为原料较多,而用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺尚未实际应用。
 4、层片叠加制造(Laminated object manufacturing,LOM)
  在层片叠加制造工艺中,机器会将单面涂有热溶胶的箔材通过热辊加热,热溶胶在加热状态下可产生粘性,所以由纸、陶瓷箔、金属箔等构成的材料就会粘接在一起。接着,上方的激光器按照CAD 模型分层数据,用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓。然后再铺上新的一层箔材,通过热压装置将其与下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割。然后重复这个过程,直至整个零部件打印完成。
  不难发现,LOM 工艺还是有传统切削的影子。只不过它不是用大块原材料进行整体切削,而是将原来的零部件模型分割为多层,然后进行逐层切削。
  5、三维印刷工艺(3D printing,3DP)
三维印刷,也称三维打印。维基百科显示,1989年,麻省理工的Emanuel M. Sachs和John S.
Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利,之后Emanuel M. Sachs和John S.
Haggerty又多次对该技术进行完善,并最终形成了今天的三维印刷工艺。
  从工作方式来看,三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS 工艺一样,3DP 也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件,不同之处在于,它不是通过激光熔融的方式粘结,而是通过喷头喷出的粘结剂。
  喷头在电脑控制下,按照模型截面的二维数据运行,选择性地在相应位置喷射粘结剂,最终构成层。在每一层粘结完毕后,成型缸下降一个等于层厚度的距离,供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并由铺粉辊推到成型缸,铺平再被压实。如此循环,直至完成整个物体的粘结


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