3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)較大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料,堆疊薄層的形式有多種多樣,可用于打印的介質(zhì)種類(lèi)多樣,包括各種的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類(lèi)物質(zhì)。由于應(yīng)用方向不同,所以市場(chǎng)中有很多類(lèi)型的3d打印機(jī),那這些3d打印機(jī)的成型原理是什么呢?
1、SLA與DLP:立體光固化成型工藝
SLA立體光固化成型工藝又稱(chēng)立體光刻成型,是較早發(fā)展起來(lái)的3D打印技術(shù)之一。在計(jì)算機(jī)的控制下紫外激光將對(duì)液態(tài)的光敏樹(shù)脂進(jìn)行掃描從而讓其逐層凝固成型,SLA工藝能以簡(jiǎn)潔且全自動(dòng)的方式制造出精度極高的幾何立體模型;DLP 投影成型技術(shù)導(dǎo)引:為了提高光固化成型速度,由之前激光掃描固化提高到固化更快面積更大的投影固化技術(shù)。
SLA激光光固化成型原理:液槽中會(huì)先盛滿(mǎn)液態(tài)的光敏樹(shù)脂,氦-鎘激光器或氬離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計(jì)算機(jī)的操縱下按工件的分層截面數(shù)據(jù)在液態(tài)的光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行逐行逐點(diǎn)掃描,這使掃描區(qū)域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化形成工件的一個(gè)薄層。
當(dāng)一層樹(shù)脂固化完畢后,工作臺(tái)將下移一個(gè)層厚的距離以使在原先固化好的樹(shù)脂表面上再覆蓋一層新的液態(tài)樹(shù)脂,刮板將黏度較大的樹(shù)脂液面刮平然后再進(jìn)行下一層的激光掃描固化。因?yàn)橐簯B(tài)樹(shù)脂具有高黏性而導(dǎo)致流動(dòng)性較差,在每層固化之后液面很難在短時(shí)間內(nèi)迅速撫平,這樣將會(huì)影響到實(shí)體的成型精度。
采用刮板刮平后,所需要的液態(tài)樹(shù)脂將會(huì)均勻地涂在上一疊層上,這樣經(jīng)過(guò)激光固化后將可以得到較好的精度,也能使成型工件的表面更加光滑平整。新固化的一層將牢固地粘合在前一層上,如此重復(fù)直至整個(gè)工件層疊完畢,這樣后就能得到一個(gè)完整的立體模型。當(dāng)工件完全成型后,首先需要把工件取出并把多余的樹(shù)脂清理干凈,接著還需要把支撐結(jié)構(gòu)清除掉,后還需要把工件放到紫外燈下進(jìn)行二次固化。
2、熔融沉積成型工藝(FDM)
熔融沉積成型工藝(FDM)是繼LOM工藝和SLA工藝之后發(fā)展起來(lái)的一種3D打印技術(shù)。FDM工藝無(wú)需激光系統(tǒng)的支持,所用的成型材料也相對(duì)低廉,總體性?xún)r(jià)比高,這也是眾多開(kāi)源桌面3D打印機(jī)主要采用的技術(shù)方案。
FDM成型原理:熔融沉積有時(shí)候又被稱(chēng)為熔絲沉積,它將絲狀的熱熔性材料進(jìn)行加熱融化,通過(guò)帶有微細(xì)噴嘴的擠出機(jī)把材料擠出來(lái)。噴頭可以沿X軸的方向進(jìn)行移動(dòng),工作臺(tái)則沿Y軸和Z軸方向移動(dòng)(當(dāng)然不同的設(shè)備其機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也許不一樣),熔融的絲材被擠出后隨即會(huì)和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺(tái)將按預(yù)定的增量下降一個(gè)厚度,然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。
3、SLS:選擇性燒結(jié)成型法
選擇性燒結(jié)成型法是粉末材料選擇性燒結(jié)采用二氧化碳激光器對(duì)粉末材料(塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等)進(jìn)行選擇性燒結(jié),是一種由離散點(diǎn)一層層對(duì)集成三維實(shí)體的工藝方法。
成型原理:在開(kāi)始加工之前,先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎?,并保持在粉末的熔點(diǎn)一下。成型時(shí),送料筒上升,鋪粉滾筒移動(dòng),先在工作平臺(tái)上鋪一層粉末材料,然后激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照截面輪廓對(duì)實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié),使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。
第一層燒結(jié)完成后,工作臺(tái)下降一截面層的高度,在鋪上一層粉末,進(jìn)行下一層燒結(jié),如此循環(huán),形成三維的原型零件。后經(jīng)過(guò)5-10小時(shí)冷卻,即可從粉末缸中取出零件。未經(jīng)燒結(jié)的粉末能承托正在燒結(jié)的工件,當(dāng)燒結(jié)工序完成后,取出零件。
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