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   3D打印技術(shù)自誕生至今,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已出現(xiàn)了多種不同的制造技術(shù),其中具有代表性的技術(shù)有以下幾種:原材料為光敏樹(shù)脂的光固化成型技術(shù)(stereolithography apparatus,SLA)、原材料為熱熔型樹(shù)脂的熔融沉積制造技術(shù)( fused deposition modeling,FDM)、原材料為非金屬粉末的選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)(selective laser sitering,SLS)和原材料為金屬粉末的選區(qū)激光熔化技術(shù)(selective laser melting,SLM). 這其中以光固化快速成型技術(shù)發(fā)展最早、最成熟,從最初使用激光振鏡掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)光固化成型,逐步發(fā)展出利用數(shù)字光處理( digital light processing,DLP)技術(shù)和噴墨印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的新型光固化技術(shù). 基于DLP 的光固化成型技術(shù)因其成型精度高、價(jià)格低廉而發(fā)展迅速,受到廣泛關(guān)注。

1 3D 打印技術(shù)

1.1 3D 打印

     3D打印即快速成型(rapid prototyping,RP)技術(shù)是一種自20 世紀(jì)80 年代末90 年代初發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù). 它是一種基于離散堆積思想的增材制造技術(shù),一種“自下而上”的材料累加制造方法.其概念定義為通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù),根據(jù)零件的三維數(shù)字模型把材料逐層連接累加,從而制造出實(shí)體零件.將制造過(guò)程由復(fù)雜的三維加工降低為一系列簡(jiǎn)單的二維層片的加工,由于二維層片的加工難度與零件實(shí)體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度基本無(wú)關(guān),因此大大降低了零件實(shí)體的加工難度,從而能夠以一種統(tǒng)一的、自動(dòng)的方法來(lái)完成形狀結(jié)構(gòu)各異的三維實(shí)體模型.

     3D 打印技術(shù)在原理上與傳統(tǒng)的減材制造方式全然不同,其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1) 3D打印技術(shù)可加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維實(shí)體,比如具有奇異不規(guī)則結(jié)構(gòu)的零件或鏤空結(jié)構(gòu)較多的零件,3D 打印技術(shù)依據(jù)逐層累加原理實(shí)現(xiàn)三維制造,復(fù)雜結(jié)構(gòu)在進(jìn)行分層切片后,并不會(huì)體現(xiàn)在二維層片信息上,因此加工難度較低;2) 3D 打印技術(shù)可在較短時(shí)間內(nèi)完成三維實(shí)體的制造,能快速地制作處在研發(fā)階段的新產(chǎn)品樣機(jī),縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期;3) 相比于傳統(tǒng)減裁制造方式,3D 打印的加工原材料用量需求大大減少且具有很高的利用率. 以上3 點(diǎn)優(yōu)勢(shì)保證了3D 打印技術(shù)在今后的制造業(yè)中具有一席之地. 目前3D 打印技術(shù)已在制造、醫(yī)療、教育、藝術(shù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有相關(guān)應(yīng)用.

1.2 光固化快速成型技術(shù)

     光固化快速成型技術(shù)是發(fā)展最早、現(xiàn)階段最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種3D 打印技術(shù). 該技術(shù)以光敏樹(shù)脂液體為原材料,樹(shù)脂的光敏特性使得材料在受到特殊波段的光(多為紫外波段)照射后,會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)出現(xiàn)固化. 光固化技術(shù)一般通過(guò)振鏡掃描技術(shù)或掩模版技術(shù)控制光照區(qū)域,使樹(shù)脂在可控的光照區(qū)域內(nèi)聚合固化,通過(guò)逐層固化疊加后生成三維實(shí)體模型. 由于材料特性等方面的影響,光固化技術(shù)大多由紫外激光器配合振鏡掃描系統(tǒng)組成,聚焦后光斑直徑非常小,且樹(shù)脂材料處于液態(tài)分子排布相對(duì)緊密,因此這樣的光固化系統(tǒng)做出的三維模型普遍具有較高精度。

2 DLP 型3D 打印系統(tǒng)

2.1 DLP 技術(shù)

     DLP 技術(shù)于1993 年由美國(guó)TI 公司發(fā)明. 該技術(shù)最初應(yīng)用在投影顯示方面,相比CRT、LCD 技術(shù)的投影機(jī),具有圖像更加清晰、色彩更加豐富、圖像亮度及對(duì)比度更高等優(yōu)勢(shì). 現(xiàn)如今,DLP 技術(shù)拓展出各類顯示和高級(jí)照明控制方面的應(yīng)用,可用于三維機(jī)器視覺(jué)測(cè)量、PCB 平板印刷、光譜分析、光通信網(wǎng)絡(luò)組成、多光譜成像、近眼顯示器、汽車平視顯示及3D 打印等方向.3D 打印應(yīng)用和PCB 平版印刷具有相似的原理,在近2 年內(nèi)首次誕生并得到快速發(fā)展,以DLP技術(shù)發(fā)展出的3D 打印技術(shù)具有打印速度快、打印精度高等特點(diǎn)。

未完待續(xù)；