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3D打印機常見(jiàn)實(shí)現方法
3D打印是通過(guò)計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。打印機通過(guò)讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來(lái)，再將各層截面以各種方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來(lái)計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米。打印出來(lái)的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統方法制造出一個(gè)模型通常需要數小時(shí)到數天，根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數個(gè)小時(shí)，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。傳統的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機就可以滿(mǎn)足設計者或概念開(kāi)發(fā)小組制造模型的需要。
常見(jiàn)的技術(shù)
目前市場(chǎng)上的快速成型技術(shù)分為3DP技術(shù)、FDM熔融層積成型技術(shù)、SLA立體平版印刷技術(shù)、SLS選區激光燒結、DLP激光成型技術(shù)和UV紫外線(xiàn)成型技術(shù)等。其中，采用FDM熔融層積成形技術(shù)的3D打印機花費的成本較低，且占用的成本最小，大部分面向普通消費者的3D打印機都采用此技術(shù)。
1.3DP技術(shù)：
采用3DP技術(shù)的3D打印機使用標準噴墨打印技術(shù)，通過(guò)將液態(tài)連結體鋪放在粉末薄層上，以打印橫截面數據的方式逐層創(chuàng )建各部件，創(chuàng )建三維實(shí)體模型，采用這種技術(shù)打印成型的樣品模型與實(shí)際產(chǎn)品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。3DP技術(shù)工作原理是，先鋪一層粉末，然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區域，讓材料粉末粘接，形成零件截面，然后不斷重復鋪粉、噴涂、粘接的過(guò)程，層層疊加，獲得最終打印出來(lái)的零件。
3DP技術(shù)的優(yōu)勢在于成型速度快、無(wú)需支撐結構，而且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品，這是其他技術(shù)都比較難以實(shí)現的。3DP技術(shù)的典型設備，是3DS旗下zcorp的zprinter系列，也是3D照相館使用的設備，zprinter的z650打印出來(lái)的產(chǎn)品最大可以輸出39萬(wàn)色，色彩方面非常豐富，也是在色彩外觀(guān)方面，打印產(chǎn)品最接近于成品的3D打印技術(shù)。
但是3DP技術(shù)也有不足，首先粉末粘接的直接成品強度并不高，只能作為測試原型，其次由于粉末粘接的工作原理，成品表面不如SLA光潔，精細度也有劣勢，所以一般為了產(chǎn)生擁有足夠強度的產(chǎn)品，還需要一系列的后續處理工序。此外，由于制造相關(guān)材料粉末的技術(shù)比較復雜，成本較高，所以3DP技術(shù)主要應用在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，桌面級別僅有一個(gè)PWDR項目在啟動(dòng)，但仍然處于0.1狀態(tài)，尚需觀(guān)察后續進(jìn)展。
2.FDM熔融層積成型技術(shù)：
FDM熔融層積成型技術(shù)是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個(gè)高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個(gè)實(shí)體造型。其成型材料種類(lèi)多，成型件強度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。
FDM技術(shù)的優(yōu)勢在于制造簡(jiǎn)單，成本低廉，但是桌面級的FDM打印機，由于出料結構簡(jiǎn)單，難以精確控制出料形態(tài)與成型效果，同時(shí)溫度對于FDM成型效果影響非常大，而桌面級FDM 3D打印機通常都缺乏恒溫設備，因此基于FDM的桌面級3D打印機的成品精度通常為0.3mm-0.2mm，少數高端機型能夠支持0.1mm層厚，但是受溫度影響非常大，成品效果依然不夠穩定。此外，大部分FDM機型制作的產(chǎn)品邊緣都有分層沉積產(chǎn)生的“臺階效應”，較難達到所見(jiàn)即所得的3D打印效果，所以在對精度要求較高的快速成型領(lǐng)域較少采用FDM。
3.SLA立體平版印刷技術(shù)：
SLA立體平版印刷技術(shù)以光敏樹(shù)脂為原料，通過(guò)計算機控制激光按零件的各分層截面信息在液態(tài)的光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應而固化，形成零件的一個(gè)薄層。一層固化完成后，工作臺下移一個(gè)層厚的距離，然后在原先固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂，直至得到三維實(shí)體模型。該方法成型速度快，自動(dòng)化程度高，可成形任意復雜形狀，尺寸精度高，主要應用于復雜、高精度的精細工件快速成型。
4.SLS選區激光燒結技術(shù)：
SLA立體平版印刷技術(shù)是通過(guò)預先在工作臺上鋪一層粉末材料(金屬粉末或非金屬粉末)，然后讓激光在計算機控制下按照界面輪廓信息對實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結，然后不斷循環(huán)，層層堆積成型。該方法制造工藝簡(jiǎn)單，材料選擇范圍廣，成本較低，成型速度快，主要應用于鑄造業(yè)直接制作快速模具。 激光燒結技術(shù)雖然優(yōu)勢非常明顯，但是也同樣存在缺陷，首先粉末燒結的表面粗糙，需要后期處理，其次使用大功率激光器，除了本身的設備成本，還需要很多輔助保護工藝，整體技術(shù)難度較大，制造和維護成本非常高，普通用戶(hù)無(wú)法承受，所以應用范圍主要集中在高端制造領(lǐng)域，而尚未有桌面級SLS 3D打印機開(kāi)發(fā)的消息，要進(jìn)入普通民用領(lǐng)域，可能還需要一段時(shí)間。
5.LOM分層實(shí)體制造法：
LOM分層實(shí)體制造法以片材(如紙片、塑料薄膜或復合材料)為原材料，激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線(xiàn)數據，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層后，送料機構將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進(jìn)行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM 常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，還可以直接制造結構件或功能件。
6.DLP激光成型技術(shù)：
DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似，不過(guò)它是使用高分辨率的數字光處理器(DLP)投影儀來(lái)固化液態(tài)光聚合物，逐層的進(jìn)行光固化，由于每層固化時(shí)通過(guò)幻燈片似的片狀固化，因此速度比同類(lèi)型的SLA立體平版印刷技術(shù)速度更快。該技術(shù)成型精度高，在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。
7.UV紫外線(xiàn)成型技術(shù)：
UV紫外線(xiàn)成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似類(lèi)似，不同的是它利用UV紫外線(xiàn)照射液態(tài)光敏樹(shù)脂，一層一層由下而上堆棧成型，成型的過(guò)程中沒(méi)有噪音產(chǎn)生，在同類(lèi)技術(shù)中成型的精度最高，通常應用于精度要求高的珠寶和手機外殼等行業(yè)。
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