本帖最后由 小浣熊 于 2017-3-7 22:47 編輯
制造技術(shù)大致可分為三種方式,。其一是減材制造,是指利用刀具或電化學(xué)的方法,,去除不需要的材料,,剩下的部分即是所需要的產(chǎn)品。其二是等材制造,,是指利用模具控形,,將液體或固體材料變?yōu)樗枰漠a(chǎn)品。這兩種方法是傳統(tǒng)的制造方法,,例如鑄造技術(shù)從三千多年前的青銅器時代就開始使用,。其三是近30年發(fā)展起來的3D打印技術(shù),,學(xué)名為增材制造,它是用材料逐層累積制造物體的方法,。
1 技術(shù)原理
美國材料與測試協(xié)會增材制造技術(shù)委員會(ASTM F42)對增材制造的定義是:一種與減材制造相反,,根據(jù)三維數(shù)據(jù)把材料集中一體的生產(chǎn)過程。按照這一權(quán)威定義,,增材制造必須由數(shù)據(jù)驅(qū)動,。3D打印技術(shù)是一系列增材制造技術(shù)的統(tǒng)稱,其基本原理都是疊層制造,,即由快速原型機(jī)在X-Y軸坐標(biāo)方向生成目標(biāo)物體的截面形狀,,然后在Z軸坐標(biāo)間斷地作層面厚度的位移,最終形成三維制件,。而在人類歷史的大部分時間里,,我們通過切割原料或通過模具成型制造新的實體物品,例如鑄造(等材制造)或切削鉆孔(減材制造),。
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大多數(shù)人第一次聽到3D打印時,,他們就想到了傳統(tǒng)的桌面打印機(jī)。3D打印其實和傳統(tǒng)打印非常相似,,都是由數(shù)據(jù)驅(qū)動硬件完成打印,。通常來說,人們使用傳統(tǒng)技術(shù)的噴墨打印機(jī)進(jìn)行打印,,過程是這樣的:輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕,,一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機(jī)上,接著打印機(jī)將一層墨水噴到紙的表面形成一副二維圖像,。而使用3D打印機(jī)也是一樣,,控制軟件會通過切片引擎(用于將立體模型分解成多個橫截面)完成一系列數(shù)字切片,然后將這些切片信息傳送到3D打印機(jī)上,,后者會進(jìn)行逐層打印,,然后堆疊起來,直到一個固態(tài)物體成型,。
就終端用戶的實際體驗而言,,往往是感覺不到3D打印和傳統(tǒng)打印在制作流程上的不同,能感受到的最大區(qū)別在于使用的“墨水”是實實在在的原材料,,正是因為這樣的相似,,增材制造技術(shù)才會被形象地稱為3D打印技術(shù)。
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普通打印機(jī)與3D打印機(jī)
其實兩者在打印材料和原理上存在著較大差異,。3D打印材料可以分為金屬和非金屬兩大類,,形態(tài)包括固態(tài)、液態(tài),、粉末等,,每一類材料都對應(yīng)一種或多種打印原理,。對于設(shè)備用戶而言,,3D打印和傳統(tǒng)打印的最主要的區(qū)別是電腦上要設(shè)計出的是一個完整的三維立體模型,,然后再進(jìn)行打印輸出。因此,,3D打印在復(fù)雜程度上遠(yuǎn)超傳統(tǒng)打印,。
傳統(tǒng)打印與3D打印對比
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3D打印流程一般包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理,,打印和后處理四個步驟,。前兩個步驟主要涉及軟件和光學(xué)成像技術(shù),第三個步驟涉及材料,、機(jī)械和電子,。前三個步驟相輔相成,任何一個環(huán)節(jié)存在問題都會影響打印的最終結(jié)果,。后處理步驟更多是采用傳統(tǒng)加工方式改善打印物品的外觀和特性,。
由于打印步驟所涉及的技術(shù)和領(lǐng)域最廣泛,行業(yè)內(nèi)的關(guān)注點普遍集中在打印步驟,。3D打印的核心技術(shù)大多也圍繞著這一步驟發(fā)展,。
2 技術(shù)類別
3D打印技術(shù)發(fā)展至今,在最初的基礎(chǔ)上已經(jīng)衍生出幾十種打印技術(shù),,基于不同的原理有不同的分類方法,。我們按不同的打印原理、所用耗材和成型原理的差異以及打印耗材種類,,來列舉三種不同的分類方法,。
ASTM F42增材制造技術(shù)委員會在其發(fā)布的《增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語》(ASTM F2792-12a)把打印原理分為七大類。
3D打印技術(shù)分類(基于打印原理)
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資料來源:ASTM
根據(jù)所用耗材形態(tài)和成型原理的差異,,目前主流的3D打印技術(shù)大致可分為擠出熔融成型,、粒狀物料成型、光聚合成型等三種類型,。每個類型按成型技術(shù)的不同,,又演化出多個種類。其中,,熔融層積(FDM)屬于擠出熔融成型類,,粒狀物料成型類包括直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)、電子束熔融(EBM),、選擇性激光燒結(jié)(SLS),、選擇性熱燒結(jié)(SHS)、選擇性激光熔化成型(SLM),,光聚合成型類則包括光固化成型(SLA),、數(shù)字光處理(DLP),、聚合物噴射(PI)。
隨著技術(shù)發(fā)展和市場需求不斷提高,,基于典型3D打印技術(shù)衍生出了一些新的技術(shù),,比如石膏3D打印(PP),、分層實體制造(LOM),、三維打印(3DP),、電子束自由成型制造(EBF),、激光凈形制造(LENS)等。
3D打印技術(shù)分類(基于物料形態(tài)和成型原理)
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如果基于打印耗材種類的不同,,3D打印技術(shù)又可分為非金屬3D打印技術(shù)和金屬3D打印技術(shù),。其中,F(xiàn)DM,、SLA,、DLP、3DP等屬于非金屬3D打印技術(shù),;SLM,、DMLS、EBM等屬于金屬材料3D打印技術(shù),。
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