一表帶你看懂3D打印技術(shù)

　　3D打印(3DP)是一系列快速成型技術(shù)的統(tǒng)稱，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，由快速原型機(jī)在X-Y平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前市場上常見的有FDM(熔融沉積)技術(shù)、SLS(粉末材料選擇性激光燒結(jié))技術(shù)、SLA(光敏樹脂選擇性固化，簡稱光固化)技術(shù)和與SLA相似的DLP(數(shù)字光投影)技術(shù)等，其中SLS和SLA與激光技術(shù)密不可分。

     熔融技術(shù)

　　FDM技術(shù)是通過加熱裝置，將ABS、PLA等絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機(jī)器工作臺下降一個(gè)高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。

　　這種技術(shù)不需要激光器等貴重元器件，因此價(jià)格便宜。同時(shí)其最大的優(yōu)點(diǎn)在于加工過程中無毒無異味，對健康沒有負(fù)面影響。但加工效率低，精度差，表面粗糙是他無法解決的問題。

　　粉末燒結(jié)技術(shù)

　　SLS技術(shù)采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度，控制系統(tǒng)控制激光束(一般采用紅外激光)按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升到熔化點(diǎn)，進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。一層完成后，工作臺下降一層厚度，鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末，進(jìn)行新一層截面的燒結(jié)，直至完成整個(gè)模型。

　　這種技術(shù)可以采用多種材料，其中金屬粉末材料加工是目前3D打印技術(shù)中最熱門的發(fā)展方向之一，而且它的材料利用率是幾種常見3D打印技術(shù)中最高的。但也存在成品表面粗糙、燒結(jié)過程有異味、無法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件，成型大尺寸零件時(shí)容易發(fā)生翹曲變形的優(yōu)點(diǎn)。尤其是加工前需要2小時(shí)的預(yù)熱時(shí)間;零件構(gòu)建后更要花5至10小時(shí)時(shí)間冷卻，才能從粉末缸中取出，這大大降低了加工效率。

　　光固化技術(shù)

　　SLA技術(shù)是在液槽中充滿液態(tài)光敏樹脂，其在激光器所發(fā)射的紫外激光束照射下，會快速固化。在成型開始時(shí)，可升降工作臺處于液面以下，剛好一個(gè)截面層厚的高度。通過透鏡聚焦后的激光束，按照機(jī)器指令將截面輪廓沿液面進(jìn)行掃描。掃描區(qū)域的樹脂快速固化，從而完成一層截面的加工過程，得到一層塑料薄片。然后，工作臺下降一層截面層厚的高度，再固化另一層截面。這樣層層疊加構(gòu)成建構(gòu)三維實(shí)體。

　　這一技術(shù)發(fā)展時(shí)間最長，工藝最成熟，應(yīng)用最廣泛，且加工精度最高，表面也比較光滑。但需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，而支撐結(jié)構(gòu)需要在未完全固化時(shí)去除，容易破壞成型件。同時(shí)，由于SLA系統(tǒng)是需要對液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備，因此對周圍環(huán)境要求嚴(yán)苛。其加工的樹脂材料存在價(jià)格貴，固化后較脆、易斷裂，可加工性差、不利于長時(shí)間保存的缺陷。

　　DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)相似，都是利用外部光源逐層固化液態(tài)的光聚合物，不過它使用的光源是高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀。由于DLP在每層固化時(shí)是整片固化，而SLA技術(shù)是利用激光從點(diǎn)到線，從線到面，因此DLP的速度比SLA技術(shù)速度快得多。該技術(shù)成型精度較高，在材料屬性、細(xì)節(jié)和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

　　DLP較其它類型的3D打印技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢。首先，沒有移動光束，振動偏差小沒有活動噴頭，完全沒有材料阻塞問題，沒有加熱部件，提高了電氣安全性，打印準(zhǔn)備時(shí)間短，節(jié)省能源，首次耗材添加量遠(yuǎn)少于其它設(shè)備，節(jié)省用戶成本。其次，可制造較為精細(xì)的零部件，以珠寶為例，量產(chǎn)的打印戒指可在一定程度上降低生產(chǎn)成本，并且打印完成后可直接進(jìn)行失蠟鑄造，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期相對于傳統(tǒng)工藝，縮短了一倍以上的時(shí)間。受價(jià)格越來越低、打印成本越來越低、操作越來越簡單等因素，基于DLP成型技術(shù)的3D打印機(jī)越來越被消費(fèi)者所接受。目前，DLP 3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較多，醫(yī)療、建筑、運(yùn)輸、航天、考古、教育、工業(yè)制造、珠寶首飾、玩具等領(lǐng)域都有涉及。