五種常見3D打印技術及其優(yōu)缺點對比
點擊量:1292 發布時間:2017-02-17 作者:快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術有限公司
3D打印技術從狹義上來說主要是指增材成型技術,從成型工藝上看3D打(dǎ)印技術突破了傳統成型方法通過快速自動成型係統與計算(suàn)機數(shù)據模型結合,無需任何附加的(de)傳(chuán)統模具製(zhì)造和機械加工就能(néng)夠製造(zào)出(chū)各種形狀複雜的原型,這使得產品的(de)設計生產周期大大縮短,生產成本大幅下降。
常見3D打(dǎ)印技術(shù)
SLA(Stereo LithographyApparatus,光敏樹脂選擇性固化)
SLS(Selective LaserSintering,粉末材料選擇性激(jī)光燒結)
FDM(Fused DepositionModeling,熔融沉積(jī))
3DP(3Three DimensionPrinting,3D噴射(shè)打印)
PUG(Poly-Urethan-Guss,真空注型)
1SLA(光固化(huà)技術 )
立體光固化成型工藝(Stereolithography Apparatus,SLA),又稱立(lì)體光(guāng)刻成型。該工藝最早由Charles W.Hull於(yú)1984年提出並獲得美國國家專利,是最早發展起來的3D打印技術之一。Charles W.Hull在獲得該專利後兩年便成立了3D Systems公司並於1988年發布了世界上第(dì)一台商(shāng)用3D打印機SLA-250。SLA工(gōng)藝也(yě)成為了目前(qián)世界(jiè)上研究(jiū)最為深(shēn)入、技術最(zuì)為成(chéng)熟、應用最為廣泛的一種3D打(dǎ)印技術。
SLA(光固化技術)
原理:液槽(cáo)中會先盛滿(mǎn)液態的光敏(mǐn)樹脂(zhī),氦—鎘激光器或氬離子激光器(qì)發射出的紫外激光束在計算機的操縱下按工件的分層截麵數據在液態的光敏樹脂表麵進行逐行逐(zhú)點掃描,這使掃描區(qū)域的樹脂薄(báo)層產生聚合反(fǎn)應(yīng)而固化從形成工件的一個薄層。
當一層樹脂固化完(wán)畢後,工作台將下移一個層厚的距離以使在原先固化好(hǎo)的樹脂表麵上再覆蓋一層新的液態樹脂,刮板將粘度較(jiào)大的樹脂液麵刮平然後再進行下一層的激光掃描固化。
SLA(光固化技術 )的優缺點
優點:
1) 成型過程自(zì)動化程度高。
2) 尺(chǐ)寸精度高。SLA原型的尺寸精度可以達到±0.1mm。
3) 表麵(miàn)質量優良。
4) 係統分辨率(lǜ)較高,可以製作結構比較(jiào)複雜的模型或零件。
缺點:
1) 零件較易彎曲(qǔ)和變形(xíng),需(xū)要(yào)支撐。
2) 設備運轉及維護成(chéng)本較高。
3) 可(kě)使(shǐ)用的材料種類較少。
4) 液態樹(shù)脂具(jù)有氣味和毒性(xìng),並且需要避(bì)光保護。
5) 液態樹脂固化後(hòu)的零件較脆、易(yì)斷裂(liè)。
2SLS ( 粉末燒結技(jì)術 )
選擇性激光燒結工藝(Selective Laser Sintering,SLS),該工藝最早是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R.Dechard於1989年在其碩士論文中提出的(de),隨後(hòu)C.R.Dechard創立了DTM公司並於1992年發布了基於SLS技術的(de)工業級商用(yòng)3D打印機Sinterstation。
粉(fěn)末燒結技術
原理:先采用(yòng)壓輥將一層粉末平鋪(pù)到已成型工件的上表麵,數控係統操控激光束按照該(gāi)層截麵輪廓在粉層上進行掃描照射而(ér)使粉末的溫度升至熔化點,從而進行燒結並(bìng)於下麵(miàn)已成型的部分實現粘合。當(dāng)一層截麵燒結完後工作台將下降一(yī)個層厚,這時壓輥又會均勻地在上麵鋪上一層粉末並(bìng)開始新一層截麵的燒結(jié),如此反複操作直接工件(jiàn)完全成型。
SLS ( 粉末燒結技術 )的優缺點
優點:
1)可直(zhí)接製作金屬製件(獨有)。
2)材(cái)料選擇廣泛。
3)可製造複(fù)雜(zá)構(gòu)件或模具(jù)。
4)不需要(yào)增加基座支撐。
5)材料利用(yòng)率
缺點:
1)樣件(jiàn)表麵粗糙(cāo),呈現顆粒狀(zhuàng)。
2)加工過程(chéng)會產生有害氣體
3FDM (熔融沉積技術 )
熔融沉積成型工藝(Fused Deposition Modeling,FDM)是繼LOM工藝和SLA工藝之後發展起來的一種3D打印技術。該技術(shù)由Scott Crump於1988年發明,隨後Scott Crump創立了Stratasys公司。1992年,Stratasys公司推(tuī)出了世(shì)界上(shàng)第(dì)一台(tái)基於FDM技術的(de)3D打印機 — “3D造型者(3D Modeler)”,這也標誌著(zhe)FDM技術步入商(shāng)用(yòng)階段。
FDM(熔融沉積技術)
原理:將絲狀的熱熔性(xìng)材料進行加熱融化,通過帶有微細噴嘴的(de)擠(jǐ)出機把材料擠出來。噴(pēn)頭可以沿X軸(zhóu)的方向進行移動,工作台(tái)則沿Y軸和Z軸方向移動(當然不同的設(shè)備其機械結構的設計也許不一樣),熔融的(de)絲材被擠(jǐ)出後隨(suí)即會和前一層材料粘合在一(yī)起。一層材料沉積後工作台(tái)將按預定的增量下(xià)降一個厚度(dù),然後重複以上的步驟直到工件完全(quán)成型。
FDM(熔(róng)融沉積)的優缺點(diǎn)
優(yōu)點:
1)整個係統構(gòu)造原理和操作簡單,維護成(chéng)本低,係統(tǒng)運行安全。可以使用無毒的原(yuán)材料,設備係統可在辦公環境中安裝使用。
2)工藝幹淨、簡單、易於操作(zuò)且不(bú)產生垃圾。
3)獨有的水溶性支撐技術,使得去除(chú)支撐結構簡單易行,可快速構建瓶狀或中空零件以及一(yī)次成型的裝配結構件。
4)原材料以材料卷的(de)形式提供,易於搬運和快速更換。
5)可選(xuǎn)用多種材(cái)料,如各(gè)種色彩的工程塑料ABS、PC、PPSF以及醫用ABS等。
缺點:
1)成(chéng)型精度相對SLA工藝較低,精度(dù)0.178mm。
2)成型表麵光潔度不如SLA工藝。
3)成型速度相對較慢(màn)。
43DP( 3D 噴射打印技術 )
聚合物噴射技術是以(yǐ)色列Objet公司於2000年初推出的專利技術,PolyJet技術也(yě)是當前最為先進的3D打印(yìn)技術(shù)之一,它的成型原理與3DP有點類似,不過噴射的不是粘合劑而是聚(jù)合成型材料(liào),如圖所示為PolyJet聚合物噴射係統的(de)結構:
3DP(3D噴射打印技(jì)術)
原理:3D打印材料以超薄層被噴射(shè)到(dào)構(gòu)建托盤上,用紫外(wài)線固化,並且可以同時噴射兩種不同機械特性(xìng)的材料(liào)。完成一層(céng)的噴射打印和固化後(hòu),設備內置的工作台會極(jí)其精準地(dì)下降一(yī)個成型層厚,噴頭繼續噴射光敏聚合材料進行下一層的打印和固化。就這樣一層接一層,直到整個工件打印製作(zuò)完成。
3DP(3D噴射打印技術)的優缺點
優點:
1)同時製作兩種及以上材料組合件(jiàn)。
2)皮革紋(wén)理清(qīng)晰,尤其適合內飾件試製(方向盤、扶手(shǒu)、排檔等)。
3)密(mì)封條、密封圈試製(zhì)。
4)一次性製作複雜分總成零件(jiàn)。
5)更細致表現細節。
6)內外飾小模型製作。
缺點:
材料強度(dù)受限製
5PUG (真空注型技術(shù) )
真(zhēn)空(kōng)注型技術基於矽(guī)膠模而翻製樣件的技術,矽膠模製造工藝是一種比較普(pǔ)及的快速模具製(zhì)造方法。由於矽膠模具有良好的柔性和彈性(xìng),能夠製作結構複雜、花紋精細、無拔模(mó)斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽類的零件,製作周期短,製件質量高。
PUG工藝
優點(diǎn):
1)小批量生產。
2)工藝(yì)相對(duì)簡單,易操作。
3)隻需簡易矽膠(jiāo)模,製作時間短。
4)可選擇多種材料。
缺點:
1)類批量材料在性能上受限製。
2)易發生起泡、缺料等表麵缺陷。
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