3D打印:崛起(qǐ)中的智能製造方式
點擊量:542 發布時間:2017-03-13 作者:快猫视频APP下载安装(上海)增材製(zhì)造技術有限公司
製造技術大致可分為三種方式。其一是減材製造,是指利(lì)用刀具或電化學的方法,去除不需要的材料,剩下(xià)的部分即是所需要的產品。其二是等材製造,是指利用模具控形,將液(yè)體或固體材(cái)料變為所需(xū)要(yào)的產品。這兩(liǎng)種方法是傳統的製造方法,例如鑄造技術從三千多年前的青銅器時代就開始使用。其三是近30年發展(zhǎn)起來的3D打(dǎ)印技術,學名(míng)為增材(cái)製造,它是用材料逐(zhú)層累積製造物體的方法。
1、技術(shù)原理
美國材料與測試(shì)協會增材製造(zào)技術委(wěi)員會(ASTMF42)對增材製造(zào)的定義是:一種(zhǒng)與減材製造相反,根據三維(wéi)數據把(bǎ)材料集中一體的生產過程。按照這一權威定義(yì),增材製造必(bì)須由數據(jù)驅動。3D打印技(jì)術是一係列增材製造技術的統稱,其基本原理(lǐ)都是疊層製造,即由快速原型機在X-Y軸坐標方向生成目(mù)標物體(tǐ)的截麵形狀,然後在Z軸坐標間斷地作層麵厚度的位移,最終形成三維製件。而(ér)在人(rén)類曆史的大(dà)部分時間裏,我們通過切割原(yuán)料或通過模具成(chéng)型製造新的實體(tǐ)物品,例如鑄造(等材(cái)製造(zào))或切削鑽孔(減(jiǎn)材(cái)製造)。
大多數人第一次聽到(dào)3D打印時(shí),他們就想到了傳統的桌麵打印機(jī)。3D打印其實和傳統打印非常相(xiàng)似,都(dōu)是(shì)由數據驅動硬件完成打印。通常來說,人們使用傳統技術的噴墨打(dǎ)印機進行打印(yìn),過程是(shì)這樣的:輕點電腦(nǎo)屏幕上的“打印(yìn)”按鈕,一(yī)份數字文件便被(bèi)傳送到一台噴墨打印機上,接著打印機將一(yī)層墨水噴到紙的表麵形成一副二維圖像。而使用3D打(dǎ)印機也是(shì)一樣,控製軟(ruǎn)件會通過(guò)切片引擎(用於將立體模型分解(jiě)成(chéng)多個橫截麵)完成一係列數(shù)字切片,然後將這些(xiē)切片信息傳送到3D打印機上,後者會(huì)進行(háng)逐層打印,然後堆疊起來,直到一個固態物體成型。
就終端用戶的實際體驗而言,往往是感覺不到3D打印和傳統打印在製作流程上的不同,能感受到的最大區別在於使用的“墨水”是實實在在的原材料,正是因為這樣的相似(sì),增材製造(zào)技術才會被形象地稱為3D打印技術。
普通打印機與3D打印機
其實兩者在打印材料和原理上存(cún)在著較大差異。3D打印材料(liào)可以分為金屬和非金(jīn)屬兩(liǎng)大類,形態包(bāo)括固態、液態、粉末等,每(měi)一類材料都對應一(yī)種或多種打印(yìn)原理。對於設(shè)備用戶而言,3D打印和傳(chuán)統打印的最主(zhǔ)要的區別是電腦上要設計出的(de)是一個完整的三維立體模型,然後再進行打印輸(shū)出。因此,3D打印在(zài)複雜程度上遠超傳統打印。
傳統(tǒng)打印與3D打印對比
3D打印流程一般包括數據獲取、數據處理(lǐ),打(dǎ)印和(hé)後(hòu)處理四個步驟。前兩個步驟主(zhǔ)要涉及軟件和光學成像技術,第三個步驟涉及材料、機械和電(diàn)子。前三個步驟相輔相(xiàng)成,任何一個環節存在(zài)問題都會(huì)影響打印的最終結果。後處理步驟更多是采用傳統加工方式改善打印物品的外(wài)觀和特性。
由於打印(yìn)步驟所涉及的(de)技術(shù)和領域最廣泛,行業內的關注點普遍集(jí)中在打印步驟。3D打印的(de)核心技(jì)術大多也圍繞著這一步驟發展。
2、技術類別
3D打印技術發展至今,在最初的基礎上已經衍生出幾十種打印技術,基(jī)於不同的(de)原理有不同的分類方法。我(wǒ)們按不同的打印原理、所用耗材和成型原理的差(chà)異以及打印耗(hào)材種類,來列舉三種不同的分類方法。
ASTMF42增(zēng)材製造技術委員會在其發(fā)布的《增(zēng)材製造技術標準術語》(ASTMF2792-12a)把打印原理分為七大類。
3D打印技術分(fèn)類(基於打印原理)
資料來源:ASTM
根據所(suǒ)用耗材形態和成型原理的差異,目前(qián)主(zhǔ)流的3D打印(yìn)技術大致可分為擠出熔融成型、粒狀物(wù)料成型、光聚合成型等(děng)三種(zhǒng)類型。每個類型按成型技術的不(bú)同(tóng),又演化(huà)出多個種(zhǒng)類。其(qí)中(zhōng),熔融層積(FDM)屬於擠出熔融成型類,粒狀物(wù)料成型類包括直接金屬激光燒結(DMLS)、電子束熔融(EBM)、選擇性(xìng)激光燒結(SLS)、選擇性熱燒結(SHS)、選(xuǎn)擇(zé)性激(jī)光熔化成型(SLM),光聚合成型類則包括光固化成型(SLA)、數字(zì)光處理(DLP)、聚合物噴射(PI)。
隨著(zhe)技術發展和市場需(xū)求不斷提高,基於典型3D打印技術衍生出(chū)了(le)一些新的(de)技術,比如石膏3D打印(PP)、分層實體製造(LOM)、三維打印(3DP)、電子束自由成型製造(EBF)、激光淨形製造(LENS)等。
3D打印(yìn)技術分類(基(jī)於物料形態和成型原理)
如(rú)果基於打印耗材種(zhǒng)類的不(bú)同,3D打印技術又可分為非金屬3D打印技術和金屬3D打印(yìn)技術(shù)。其中,FDM、SLA、DLP、3DP等屬於非(fēi)金屬3D打印技術;SLM、DMLS、EBM等(děng)屬於金屬材料3D打印技(jì)術。

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