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1、三迪时空发布最全3D打印工艺详解及3D打印 应用简介本文由三迪时空网授权发布，仅供交流学习，转载需注明出处。一、3D打印的发展3D打印是一门涉及计算机、机电一体化、物理、化学、数学、材料学、力学、生物 学、光学等多学科交叉融合的技术。3D打印思想起源于19世纪末的美国，3D打印工艺 出现在20世纪80年代，而3D打印机是自20世纪90年代中期才开始陆续出现并随着 工艺的进步逐步发展。2013年是3D打印飞跃发展的一年，由研发开始逐步转向应用，尝试应用于各个行 业。经过5年的探索，基本确定了发展思路，因此，2018年是3D打印由应用尝试转向 应用产业化发展的一年，运用3D打印技术与传统制造业、人
2、工智能、工业机器人、工业 互联网等协同发展，共同打造未来的智慧工厂。二3D打印的原理将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据（每个截面数据相 当于医学上的一张CT像片），计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地逐层烧 结粉末材料（或逐层固化液态光敏树脂，或逐层切割片状材料，或逐层喷涂热熔材料或粘 合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其 逐层堆积成一体，最终制造出所设计的新产品样件、模型或模具。整个制造过程可以比喻 为一个“积分”的过程。其基本工作流程和成型原理如图所示。图1 3D打印的工作流程图2 3D打印的成型原理三瞄3D打印工艺
3、及应用3D打印工艺的发展起源于1983年SLA（ Stereolithography ,液态树脂固化或光固 化）3D打印技术，这项技术由美国人Charles Hull发明，他也是目前业界知名的3D Systems公司的创始人，被称为3D打印之父，进入了美国发明家名人堂（NIHOF）。后来又陆陆续续出现可应用于各行各业的3D打印工艺，如表1所示。表1 3D打印工艺分类分类工艺类型材料类型应用液槽光固化Vat PhotopolymerizationSLA、DLP、CLIP光聚合物原型制作材料喷射Material JettingPolyjet、MJP多种聚合物、蜡原型制作铸型制作粘结剂喷射Binde
4、r Jetting3DP石骨、聚合物、金属、铸造砂原型制作铸模制作直接零件生产材料挤出Material ExtrusionFDM聚合物原型制作粉末床熔融Powder Bed FusionSLS、SLM、EBM聚合物、金属原型制作直接零件生产叠层Sheet LaminationLOM纸、塑料膜、金属片材原型制作直接零件生产直接能量沉积Directed EnergyDeposition激光熔覆、激光净成型金属零件修复直接零件生产1、光敏树脂光固化成型根据ISO 17296-2:2015增材制造标准规定，液槽树脂光固化(VATPhotopoly-merization )是将液态光敏树脂通过激光头(或
5、投影、化学方式)发生固化反应，凝固成产品的形状的过程。如图3所示。图3液漕树脂光固化成型原理图目前，液漕树脂光固化法常用工艺主要有SLA( Stereo lithography Apparatus)光 固化快速成型，DLP( Digital Light Processing)数字光处理，CLIP( Continuous Liquid Interface Production)连续液界面生产，3SP( Scan，Spin，and Selectively Photocure) 扫描、旋转、选择性光固化。该方法具有高精度和高复杂性，光滑的产品表面，可以有高 通量的情况。典型的材料为光敏树脂。典型应用
6、：(1)用于模具、铸造领域蜡模原型(原型制造)打印车原型用于铸造(熔模、消失模)义耳(医疗)(2)用于医疗(3)用于首饰2、粉末床熔融成型(PBF)SLS (选择性激光烧结),SLM (选择性激光融化)、DMLS. EBM(电子束激光融化)根据ISO 17296-2:2015增材制造标准，粉末床熔融法(Powder Bed Fusion , PBF ) 是通过选择性地融化金属粉末床的金属粉末来制造零件。如图4所示。(a )基于激光的粉末床熔融(b)基于电子束的粉末床熔融图4粉末床熔融法工作原理图目前，粉末床熔融法常用工艺有SLS( Selective Laser Sintering)选择性激光
7、烧结、 DMLS( Direct Metal Laser Sintering)s SLM( Selective Laser Melting)选择性激光 融化、EBM( Electron Beam Melting)电子束激光融化、惠普 MJP、SHS( Selective Heat Sintering)选择性热烧结、MJF( Multi-Jet Fusion)多喷头融化。该方法打印的零件具 有高复杂性，可用金属粉作为支撑，材料选择广泛。典型的粉末床融化材料有塑料、金属粉末、陶瓷粉末、砂子。典型应用：(1)艺术品(2)快速制模(3)汽车、航空航天功能件打印件安装后空客A350上的钛合金座舱固定支架
8、(Concept Laser)(皇-理* Ti6A_4v )(3 )?普ss (皇-8)* WDP1 ISO Msffii ssss ( Bindero生 ng ) siin- 君四B卅 M-fl-sa。客H5 渊涕。ss 3D 苫3肄牙ffl*ffiH 强对ffl一993 导邹沸任*、11K宜ss#时 Jim BredM 口 Tim Anderson罔Nsas*KM、济甘苗 隋泗次爵国四B卅丹、3DESS命势W乓i时。工作平台图5粘结剂喷射法工作原理图目前，粘结剂喷射常用工艺为3DP ( 3D Printing )，该技术可以进行全彩打印，高通量，材料广泛。典型的使用材料有塑料粉末、金属粉末
9、、陶瓷粉末、玻璃、砂子。典型应用：彩色的花球(Projet 660)发动机缸体的砂模及浇注后铸件(Voxeljet)4、材料挤出成型根据ISO 17296-2:2015增材制造标准规定，材料挤出法(Material Extrusion)是将丝状的材料通过加热的挤出头以液态的形状被挤出的过程。如图3所示。图3材料挤出成型原理图目前，以材料挤出法投入使用的工艺类型有FFF （ Fused Filament Fabrication ）电 熔制丝和FDM（ Fused Deposition Modeling）熔融挤出。以材料挤出法打印的产品具 有价格便宜、多色的特点，可用于办公环境，打印出来的零件结构性能高。材料挤出法常用的材料有塑料长丝、液体塑料、泥浆（用于建筑类）等。典型应用案例：（1）3D打印摆件或概念模型（2）3D打印食品(3) 3D打印建筑本文案例图片由三迪时空网提供并授权发布。
