3D打印經過幾十年的發展,在制造業中其加工能力被越來越多的工程師認可。對于剛剛接觸3D打印的人來說,3D打印有多種工藝可供選擇,網上一些介紹資料令人眼花繚亂,一些落后過時的工藝如LOM也有大篇的講解,了解這些淘汰的技術顯然沒有實際意義,今天我們就來簡短地介紹一下目前應用最廣的幾種工藝,帶你快速入門3D打印。
FDM(Fused Deposition Modeling)熔融沉積成型
FDM是目前應用最廣泛的一種工藝,很多消費級3D打印機都是采用的這種工藝,因為它實現來相對容易:
FDM加熱頭把熱熔性材料(ABS樹脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態,使其呈現半流體狀態,然后加熱頭會在軟件控制下沿CAD 確定的二維幾何軌跡運動,同時噴頭將半流動狀態的材料擠壓出來,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累積,并且每層都是CAD模型確定的軌跡打印出確定的形狀,所以最終能夠打印出設計好的三維物體。

SLA(Stereolithography)光固化成型
據維基百科記載,1984年的第一臺快速成形設備采用的就是光固化立體造型工藝,現在的快速成型設備中,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”,該工藝的基礎是能在紫外光照射下產生聚合反應的光敏樹脂。
與其它3D 打印工藝一樣,SLA 光固化設備也會在開始“打印”物體前,將物體的三維數字模型切片。然后電腦控制下,紫外激光會沿著零件各分層截面輪廓,對液態樹脂進行逐點掃描。被掃描到的樹脂薄層會產生聚合反應,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。
當一層固化完畢,升降工作臺移動一個層片厚度的距離,在上一層已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂,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,如此循環往復,直到整個零件原型制造完畢。
SLA工藝的特點是,能夠呈現較高的精度和較好的表面質量,并能制造形狀特別復雜(如空心零件)和特別精細(如工藝品、首飾等)的零件。

SLS(Selective Laser Sintering)選擇性激光燒結成型
數字模型分層切割與逐層制造是3D 打印工藝的基礎,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、金屬或其復合物的粉末。
先將一層很薄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,按分層面的二維數據掃描。激光掃描過的粉末就燒結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,直至掃描完所有層面。去掉多余粉末,再經過打磨、烘干等適當的后處理,即可獲得零件。
目前應用此工藝時,以蠟粉末及塑料粉末作為原料較多,而用金屬粉或陶瓷粉進行粘接或燒結的工藝尚未實際應用。

當然最近也有新的工藝誕生,如美國Carbon公司的CLIP工藝,惠普的MJF工藝。印夢園會持續關注這些新工藝,并將它們加入到印夢園的打印服務當中。
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