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        40張動圖秒懂十大3D打印原理(高分子篇+金屬篇)!

        作者:foopin 來源: 日期:2019/3/12 14:36:10

        來源:新材料在線

        3D打印是制造領域的新興技術,被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。本文為大家整理了十大3D打印技術,用動圖生動呈現技術原理。
        高分子篇介紹SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大技術。
        1.SLA(StereoLithography)
        SLA即光固化成型技術,指利用紫外光照射液態光敏樹脂發生聚合反應,來逐層固化并生成三維實體的成型方式,SLA制備的工件尺度精度高,是商業化的最早3D打印技術。

        以下是SLA工藝工程:

        紫外激光源
        逐層掃描成型

        2CLIP(ContinuousLiquid Interface Production technology)

        CLIP即連續液體界面提取技術,是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發的具有革命性的3D打印技術,將3D打印的速度提高了100倍!

        CLIP從底部投影,使光敏樹脂固化,不需要固化的部分通過控制氧氣,形成死區,抑制光固化反應而保持穩定的液態區域,這樣就保證了固化的連續性。

        光固化反應

        氧氣抑制光固化過程

        光固化死區演示

        CLIP成型過程

        3.3DP(Three-DimensionalPrinting)

        3DP即三維打印快速成型技術,其與傳統二維噴墨打印接近,從噴頭噴出粘結劑(彩色粘結劑可以打印出彩色制件),將平臺上的粉末粘結成型,通常用采用石膏粉作為成型材料。3DP技術目前主要應用有兩個:全彩3D打印及砂模鑄造。

        以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程:

        粘結劑噴射


        加熱固化

        打印成型

        鑄造成型

        4.PolyJet
        PolyJet即聚合物噴射技術,其成型原理類似3DP技術,但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂,噴射完成后通過紫外光照射固化成型。
        PolyJet成型原理

        PolyJet采用陣列式噴頭,甚至可以同時噴射不同材料,實現多種材料、多色材料同時打印。

        陣列噴頭工作過程

        PolyJet打印過程

        5.FDM(FusedDeposition Modeling)
        FDM即熔融層積技術,利用高溫將材料熔化,通過打印頭擠出成細絲,在構件平臺堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D打印技術,通常應用于桌面級3D打印設備。

        以下是FDM技術的工作原理:
        耗材擠出成型

        逐層打印過程

        去除支撐

        表面處理

        金屬3D打印技術可以直接用于金屬零件的快速成型制造,具有廣闊的工業應用前景,是國內外重點發展的3D打印技術。
        下面給大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD、EBM五大金屬3D打印原理。

        6.NPJ(Nano Particle Jetting)
        NPJ技術是以色列公司Xjet最新開發出的金屬3D打印成型技術,與普通的激光3D打印成型相比,其使用的是納米液態金屬,以噴墨的方式沉積成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有優異的精度和表面粗糙度。

        以下是Xjet設備工作過程:
        金屬顆粒細化

        金屬顆粒分布在液滴中

        液滴噴射成型過程

        液相排出過程

        燒結后的制件

        7.SLM(Selective Laser Melting)


        SLM即選區激光熔化成型技術,是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術,采用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末,直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件,得到的制作致密度可達99%以上。

        激光振鏡系統是SLM的關鍵技術之一,以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖:
        激光發射

        激光傳輸

        掃描振鏡

        激光掃描熔化

        金屬粉末熔化過程

        金屬3D打印過程中,由于制件通常較復雜,需要打印支撐材料,制件完成后需要去除支撐,并對制件的表面進行處理。
        去除支撐

        后處理

        8.SLS(Selective Laser Sintering)
        SLS即選區激光燒結成型技術,與SLM技術類似,區別是激光功率不同,通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

        以下是SLS制備塑料制件的過程:
        模型分層切片

        激光燒結過程

        制件的取出

        后處理

        SLS也可用于制造金屬或陶瓷零件,但所得到的制件致密度低,且需要經過后期致密化處理才能使用。
        SLS制造金屬零件

        9.LMD(Laser Metal Deposition)
        LMD即激光熔覆成型技術,該技術名稱繁多,不同的研究機構獨立研究并獨立命名,常用的名稱包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,與SLM最大不同在于,其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面,與激光匯于一點,粉末熔化冷卻后獲得堆積的熔覆實體。

        以下是LENS技術的工作過程:
        同軸送粉

        構建過程


        10.EBM(Electron Beam Melting)
        EBM即電子束熔化技術,其工藝過程與SLM非常相似,區別在于,EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的激光輸出功率大一個數量級,掃描速度也遠高于SLM,因此EBM在構建過程中,需要對造型臺整體進行預熱,防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘余應力。

        以下是EBM工作過程:
        整體預熱

        開始打印
        激光成形

        成型過程

         

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