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1、3D打印技术概述3D打印3DPrinting是快速成型技术的一种，也称为增材制造技术AdditiveManufacturing，AM，是一种以数字模型文件为根底，以材料逐层累加的方式制造实体零件的技术。3D打印技术概念起源于19世纪，从上世纪80年代末正式应用到现在已经有30多年历史。3D打印通常是采用3D打印机来实现，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。SLA快速成型技术激光光固化技术StereolithographyApparatusSLA特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料外表使其逐层凝固叠加构成三维实体，又称立体光刻成型。该工艺最早由Charles
2、W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利，是最早开展起来的3D打印技术之一。SLA工艺也成为了目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种3D打印技术。 SLA快速成型工艺的优势主要有以下几点： 紫外激光通过聚焦，光斑直径0.15mm；成型精度高，可成型精细结构如戒指等；制作任意复杂结构零件如空心零件；外表光洁度高外表Ra0.1m；成型过程高度自动化，后处理简单点支撑，易去除；材料利用率接近100%。SLA工艺成型效率高，系统运行相对稳定，成型工件外表光滑精度也有保证，适合制作结构异常复杂的模型，能够直接制作面向熔模精细铸造的中间模。其工艺过程如下列图所示：FDM快速成型技术
3、2.1 FDM快速成型的原理熔融沉积制造法(FDM)快速成型技术的软件系统由几何建模和信息处理组成。1几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。2信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。 如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形系统完成模型的成形。最后对其进展外表处理。FDM的成型流程图如图2-1所示。建立三维实体模型图2-2 FDM系统模型图图2-1 FDM
4、成型流程图3. FDM快速成型工艺的特点3.1 FDM成型材料的选择熔融沉积工艺使用的材料分为两局部：一类是成型材料，另一类是支撑材料。FDM工艺对成型材料的要熔融温度低、粘度低、粘结性好、收缩率小。FDM工艺对支撑材料的要能承受一定高温，与成型材料不浸润、具有水溶性或者酸溶性、熔融温度较低、流动性好。3.2 FDM工艺的优缺点FDM快速成型工艺的优点:1本钱低。熔融沉积造型技术用液化器代替了激光器，设备费用低；另外原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质的污染，使得成型本钱大大降低。2采用水溶性支撑材料，使得去除支架结构简单易行，可快速构建复杂的腔、中空零件以与一次成型的装配结构件。3原材料以
5、卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。4可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPS以与医用ABS等。5原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。6用蜡成型的原型零件，可以直接用于熔模铸造。7FDM 系统无毒性且不产生异味、粉尘、噪音等污染。不用花钱建立与维护专用场地，适合于办公室设计环境使用。 8材料强度、韧性优良，可以装配进展功能测试。FDM成型工艺与其它快速成型工艺相比，也存在着许多缺点：1原型的外表有较明显的条纹。2与截面垂直的方向强度小。3需要设计和制作支撑结构。4成型速度相对较慢，不适合构建大型零件。5原材料价格昂贵。6喷头容易发生堵塞，不便维护。3.3 FDM与
6、其它工艺的比拟将FDM与SLA、LOM、SLS、FDM快速成型工艺的指标如成型速度，精度，制造本钱，复杂程度，零件大小等方面的比拟情况如表3-1所示，将FDM与SLA、SLS设备、本钱，操作难易，材料种类，性能与生产应用等特性的比拟如表3-2所示。表3-1 FDM工艺与其它几种快速成型工艺方法的比拟 指标SLALOMSLSFDM成型速度较快快较慢较慢原型精度高较高较低较低制造本钱较高低较低较低复杂程度复杂简单复杂中等零件大小中小件件中小件中小件常用材料热固性光敏树脂等纸、金属箔、塑料薄膜等石蜡、塑料、金属、瓷等粉末石蜡、尼龙、ABS、低熔点金属等表3-2 FDM工艺方法与其SLA、SLS假设干特性的比拟比拟项FDMSLASLS设备价格操作本钱维修本钱设备操作难易程度后处理占地空间、电力需求、电力环境等材料种类材料实用性材料弹性材料强度材料抗剪性材料抗拉性建造速度生产能力零件精度与外表粗糙度生产应用以上就是3D打印比拟常用的两种，熔融堆积成形FDM与立体激光固化成形(SLA)技术的工艺分析。6 / 6
