3D打印機與傳統(tǒng)打印機較大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料,堆疊薄層的形式有多種多樣,可用于打印的介質(zhì)種類多樣,包括各種的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。由于應(yīng)用方向不同,所以市場中有很多類型的3d打印機,那這些3d打印機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立體光刻成型,是較早發(fā)展起來的3D打印技術(shù)之一。在計算機的控制下紫外激光將對液態(tài)的光敏樹脂進行掃描從而讓其逐層凝固成型,SLA工藝能以簡潔且全自動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:液槽中會先盛滿液態(tài)的光敏樹脂,氦-鎘激光器或氬離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計算機的操縱下按工件的分層截面數(shù)據(jù)在液態(tài)的光敏樹脂表面進行逐行逐點掃描,這使掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化形成工件的一個薄層。
當一層樹脂固化完畢后,工作臺將下移一個層厚的距離以使在原先固化好的樹脂表面上再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂,刮板將黏度較大的樹脂液面刮平然后再進行下一層的激光掃描固化。因為液態(tài)樹脂具有高黏性而導(dǎo)致流動性較差,在每層固化之后液面很難在短時間內(nèi)迅速撫平,這樣將會影響到實體的成型精度。
采用刮板刮平后,所需要的液態(tài)樹脂將會均勻地涂在上一疊層上,這樣經(jīng)過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)直至整個工件層疊完畢,這樣后就能得到一個完整的立體模型。當工件完全成型后,首先需要把工件取出并把多余的樹脂清理干凈,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)展起來的一種3D打印技術(shù)。FDM工藝無需激光系統(tǒng)的支持,所用的成型材料也相對低廉,總體性價比高,這也是眾多開源桌面3D打印機主要采用的技術(shù)方案。
FDM成型原理:熔融沉積有時候又被稱為熔絲沉積,它將絲狀的熱熔性材料進行加熱融化,通過帶有微細噴嘴的擠出機把材料擠出來。噴頭可以沿X軸的方向進行移動,工作臺則沿Y軸和Z軸方向移動(當然不同的設(shè)備其機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計也許不一樣),熔融的絲材被擠出后隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺將按預(yù)定的增量下降一個厚度,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)進行選擇性燒結(jié),是一種由離散點一層層對集成三維實體的工藝方法。
成型原理:在開始加工之前,先將充有氮氣的工作室升溫,并保持在粉末的熔點一下。成型時,送料筒上升,鋪粉滾筒移動,先在工作平臺上鋪一層粉末材料,然后激光束在計算機控制下按照截面輪廓對實心部分所在的粉末進行燒結(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,工作臺下降一截面層的高度,在鋪上一層粉末,進行下一層燒結(jié),如此循環(huán),形成三維的原型零件。后經(jīng)過5-10小時冷卻,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,當燒結(jié)工序完成后,取出零件。
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