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3D打印机成型原理有哪些?创想三维品牌产品Ender-3S成型原理?优势?

不得不承认,自从2009年3D电影《阿凡达》上映以来,3D概念已迅速扩散到各个领域,从“无3D不电影”的艺术领域,到生产制造领域的3D打印机,好像现在的社会随处都充满了所谓的3D技术。“3D打印技术”一词,甚至一度成为了我们身边的网络热词。

所谓的3D打印,顾名思义就是在咱传统的纸本打印基础上,增加向高发展的立体打印,这时候喷头喷出来的就再也不是墨水了,而是固体材料,例如塑料、金属等。发展至今,无论民用领域还是高精尖的航空航天领域,我国均已能够制造适用的3D打印机设备,甚至还出现了像创想三维这样在全球民用3D打印机市场具有很高知名度的研发制造商。

 

不过,相信很多人已经发现,虽然目前市面上3D打印机产品已较为常见,但不同的3D打印机设备的成型原理却并不一样,有的是FDM,有的是DLP,有的又是SLA等等。那么,具体有哪些3D打印成型技术呢?目前常见的又有哪几种?他们各自又有什么优缺点呢?下面,创想三维小编为大家详细介绍如下:

 

一、 3D打印成型技术及可用材料

截止目前,已诞生的3D打印成型技术已达10多种,它们的不同之处主要在于,不同技术采用的材料不一样,并以不同层构建打印部件。据了解,3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等等。各种成型技术及其支持的打印材料具体如下:

 

 

二、 六种常见 3D打印成型技术及优缺点

1. FDM(熔融沉积)

成型原理

FDM成型技术的工作原理,就是将丝状的热熔性材料进行加热融化,通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量下降一个厚度,然后重复以上的步骤直到工件完全成型。

 

FDM的优缺点

优点:

1)制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险;

2)工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾;

3)可快速构建瓶状或中空零件;

4)原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换;

5)原材料费用低,一般零件均低于20美元;

6)可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。

 

缺点:

1)精度较低,难以构建结构复杂的零件;

2)垂直方向强度小;

3)速度较慢,不适合构建大型零件。

 

2. SLA/DLP(光固化技术 )

立体光固化成型工艺(Stereolithography Apparatus,SLA),又称立体光刻成型。该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利,是最早发展起来的3D打印技术之一。Charles W.Hull在获得该专利后两年便成立了3D Systems公司并于1988年发布了世界上第一台商用3D打印机SLA-250。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。

 

成型原理

液槽中会先盛满液态的光敏树脂,氦—镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描,这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。

当一层树脂固化完毕后,工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂,刮板将粘度较大的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化。

 

SLA/DLP的优缺点

优点:

1)成型过程自动化程度高;

2)尺寸精度高,SLA原型的尺寸精度可以达到±0.02mm;

3)表面质量优良;

4)系统分辨率较高,可以制作结构比较复杂的模型或零件。

 

缺点:

1)零件较易弯曲和变形,需要支撑;

2)设备运转及维护成本较高;

3)可使用的材料种类较少;

4)液态树脂具有气味和毒性,并且需要避光保护;

5)打印后零件较脆、易断裂。

 

 

 

3. SLS /SLM( 粉末烧结技术 )

选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering,SLS),该工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其硕士论文中提出的,随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。

 

成型原理

选择性激光烧结加工过程是采用铺粉棍将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描,使粉末的温度升至熔化点,进行烧结,并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后,工作台下降一个层的厚度,铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。

 

SLS的优缺点

优点:

1)无需设计SLA模式那样的支撑;

2)成型材料范围广;

3)成型产品强度较好,介于铸造与锻造之间。

 

缺点:

1)设备成本非常高;

2)成型过程中会产生有毒的气体;

3)成型表面较粗糙有配合的面需要二次处理.

 

4. 3DP( 3D 喷射打印技术 )

聚合物喷射技术是以色列Objet公司于2000年初推出的专利技术,PolyJet技术也是当前最为先进的3D打印技术之一,它的成型原理与3DP有点类似,不过喷射的不是粘合剂而是聚合成型材料,如图所示为PolyJet聚合物喷射系统的结构:

 

成型原理

3D打印材料以超薄层被喷射到构建托盘上,用紫外线固化,并且可以同时喷射两种不同机械特性的材料。完成一层的喷射打印和固化后,设备内置的工作台会极其精准地下降一个成型层厚,喷头继续喷射光敏聚合材料进行下一层的打印和固化。就这样一层接一层,直到整个工件打印制作完成。

 

3DP的优缺点

优点:

1)同时制作两种及以上材料组合件;

2)皮革纹理清晰,尤其适合内饰件试制(方向盘、扶手、排档等);

3)密封条、密封圈试制;

4)一次性制作复杂分总成零件;

5)更细致表现细节;

6)内外饰小模型制作。

 

缺点:

材料强度受限制。

 

三、 创想三维千元级3D打印机Ender-3S成型技术及其优势

 

资料显示,Ender-3S 3D打印机是全球知名3D打印机厂商创想三维于2018年推出的一款千元级3D打印机新品,Ender-3S采用的是FDM成型技术。

实际上,对于一款售价不足2000元的千元级3D打印机产品来说,采用FDM成型技术无疑是最可行的方案。首先,FDM成型技术出现历史最久,不但不存在专利保护问题,且整个成型技术平台也发展得非常成熟,生产制造门槛较其他成型技术要低很多。

其次,FDM系统运行成本低廉。由于基于FDM成型技术的产品结构相对较简单,并且关键部件成本也要远低于DLP等成型技术平台零件,从而有利于降低整机制造成本,这也是创想三维敢于将Ender-3S 3D打印机价格定在千元出头的重要原因之一。

 

关于创想三维

 

深圳市创想三维科技有限公司成立于2014年,  是国际知名的3D打印机制造商,是国内热熔沉积(FDM)和光固化(DLP)3D打印机研发、量产的先行者,公司总部位于深圳,在东莞、武汉、上海、北京等地设有多家分公司。作为3D打印行业的布道者,创想三维一直致力于创新3D打印技术,从实际出发,革故鼎新,每年都会推出新产品,现拥有DIY与整机两大系列,共计二十多款自主研发产品。产品均通过CE、FCC、ROHS等国际主要质量及环保认证,可充分满足不同领域、地域的需求,远销三十多个国家和地区。(完)

 


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