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图解3D打印技术与3D打印材料

发布时间: 2018-05-18




对于新手来说,3D打印技术似乎有点让人眼花缭乱,这么多的不同技术,这么多的材料,很难找到该从哪里着手入门为此,谷歌公司的前3D设计实验室负责人Noah Fram-Schwartz就帮我们捋了一下这中间的脉络,制作了一张相当有用的图表,里面包括了3D打印(或者增材制造)领域中最常见的材料,主要的技术以及与该技术相关的主要厂商等(主要是工业级厂商)


不过,Sher的预言也许是对的

“解释清楚不同类型的增材制造(AM)工艺是很困难的,因为不同技术之间使用的材料和硬件往往是重叠的”Fram-Schwartz说:“所以我制作了这张图,使得这些看似复杂的相关关系在初涉该领域的人眼里能够一目了然”

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要熟悉各种增材制造工艺,最重要的是先了解不同技术中使用的材料由于目前的3D打印技术设备价格太昂贵,因此广大中小型企业很少能得到3D打印技术服务

Dunne认为,3D打印过程的速度将在2018年全面增长Fram-Schwartz的图表将其分解成三大类:液体、粉末和板材这里的液体包括了熔化的塑料、玻璃或金属等自从上世纪80年代中期SLA成型技术发展以来到90年代后期,出现了十几种不同的快速成型技术,除前述几种外,典型的还有3DP、SDM、SGC等固体塑料树脂是在3D打印工艺中最便宜、最常见的材料一般来说固体塑料会以颗粒或者线材的形态被送入3D打印机,通过高温熔融,然后以液态的形式逐层挤出沉积一旦液体被沉积到打印平台,它必须被快速固化或硬化,这样下一层才能堆积在它上面

此外,在3D打印中使用的另一类塑料一般是液态的光敏聚合物这种材料顾名思义就是当暴露在紫外线中时会改变其结构和形态,简单地说就是会被特定的光线照射后硬化取决于光聚合物类型的区别,可以使用的不同光照射方法包括:立体光刻(SLA)、数字光投影(DLP)或多射流成型(MJM)等不过Fram-Schwartz指出,这些材料由于其感光的特性很容易受到热和光的影响,因此它们通常不会被用于制造最终的产品或者零部件

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粉末材料主要在金属增材制造供使用一般的工艺原理是用激光或者电子束高温熔化粉末材料,或者使用液体粘合剂将其粘接在一起涉及的3D打印技术包括电子束熔融(EBM)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)和粘合剂喷射(BJ)

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最后,还有一种被称为片材层压的增材制造技术例如,在之前,石油钻头制造成本昂贵且经常损坏这种技术涉及到逐层铺设成张的纸或者金属片材,然后以粘合剂(纸)或者焊接(金属)的方式粘结在一起

另外,企业界对3D打印技术重要性认识不足,缺乏企业的有力支持,目前投人的研发资金几乎都是由国家承担,企业没有发挥其主导作用使用片材层压的焊接金属的工艺被称为超声波增材制造(UAM),而使用纸张的则被称为分层实体制造(LOM)

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不过,Fram-Schwartz指出,每种3D打印技术都有其局限性除了MJM、FDM和LMD(激光金属沉积)技术之外,大多数3D打印对象都只能由一种材料形成还有一些技术,如SLA、DLP、EBM和DMLS,还需要支撑材料以保证其在打印过程中不会变形或者塌缩


按照打印技术的特点,3D打印可分为选择性激光熔化成型、选择性激光烧结成型、激光直接烧结 技术、电子束熔化技术、熔融沉积式成型、选择性热烧结、立体平板印刷、数字光处理、三位打印技术、及细胞绘图打印等为此,谷歌公司的前3D设计实验室负责人Noah Fram-Schwartz就帮我们捋了一下这中间的脉络,制作了一张相当有用的图表,里面包括了3D打印(或者增材制造)领域中最常见的材料,主要的技术以及与该技术相关的主要厂商等(主要是工业级厂商)20世纪80年代以后,3D打印行业受到国内外的广泛关注,各种3D打印技术也在多个行业应用并发展,如今已覆盖了制造、医疗、学术、航空航天、军事等多个领域


ORNL还正在开发用于BAAM和大型金属3D打印机的闭环控制,这可能迎来一个全自动3D打印的时代