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3D打印耗材技术与智能制造方式的崛起
3D打印耗材技术与智能制造方式的崛起

1、技术原理

美国资料与测试协会增材制造技术委员会(ASTMF42)对增材制造的定义是:一种与减材制造相反,依据三维数据把资料集中一体的消费过程。依照这一权威定义,增材制造必需由数据驱动。3D打印耗材技术是一系列增材制造技术的统称,其根本原理都是叠层制造,即由快速原型机在X-Y轴坐标方向生成目的物体的截面外形,然后在Z轴坐标连续地作层面厚度的位移,最终构成三维制件。而在人类历史的大局部时间里,我们经过切割原料或经过模具成型制造新的实体物品,例如铸造(等材制造)或切削钻孔(减材制造)。
大多数人第一次听到3D打印耗材时,他们就想到了传统的桌面打印机。3D打印耗材其实和传统打印十分类似,都是由数据驱动硬件完成打印。通常来说,人们运用传统技术的喷墨打印机停止打印,过程是这样的:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,接着打印机将一层墨水喷到纸的外表构成一副二维图像。而运用3D打印耗材机也是一样,控制软件会经过切片引擎(用于将平面模型合成成多个横截面)完成一系列数字切片,然后将这些切片信息传送到3D打印耗材机上,后者会停止逐层打印,然后堆叠起来,直到一个固态物体成型。

就终端用户的实践体验而言,常常是觉得不到3D打印耗材和传统打印在制造流程上的不同,能感遭到的最大区别在于运用的“墨水”是实真实在的原资料,正是由于这样的类似,增材制造技术才会被形象地称为3D打印耗材技术。
其实两者在打印资料和原理上存在着较大差别。3D打印耗材资料能够分为金属和非金属两大类,形态包括固态、液态、粉末等,每一类资料都对应一种或多种打印原理。关于设备用户而言,3D打印耗材和传统打印的最主要的区别是电脑上要设计出的是一个完好的三维平面模型,然后再停止打印输出。因而,3D打印耗材在复杂水平上远超传统打印。

传统打印与3D打印耗材比照

3D打印耗材流程普通包括数据获取、数据处置,打印和后处置四个步骤。前两个步骤主要触及软件和光学成像技术,第三个步骤触及资料、机械和电子。前三个步骤相辅相成,任何一个环节存在问题都会影响打印的最终结果。后处置步骤更多是采用传统加工方式改善打印物品的外观和特性。

由于打印步骤所触及的技术和范畴最普遍,行业内的关注点普遍集中在打印步骤。3D打印耗材的中心技术大多也盘绕着这一步骤开展。

2、技术类别

3D打印耗材技术开展至今,在最初的根底上曾经衍生出几十种打印技术,基于不同的原理有不同的分类办法。我们按不同的打印原理、所用耗材和成型原理的差别以及打印耗材品种,来罗列三种不同的分类办法。
ASTMF42增材制造技术委员会在其发布的《增材制造技术规范术语》(ASTMF2792-12a)把打印原理分为七大类。

3D打印耗材技术分类(基于打印原理)

依据所用耗材形态和成型原理的差别,目前主流的3D打印耗材技术大致可分为挤出熔融成型、粒状物料成型、光聚合成型等三品种型。每个类型按成型技术的不同,又演化出多个品种。其中,熔融层积(FDM)属于挤出熔融成型类,粒状物料成型类包括直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔融(EBM)、选择性激光烧结(SLS)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光凝结成型(SLM),光聚合成型类则包括光固化成型(SLA)、数字光处置(DLP)、聚合物放射(PI)。

随着技术开展和市场需求不时进步,基于典型3D打印耗材技术衍生出了一些新的技术,比方石膏3D打印耗材(PP)、分层实体制造(LOM)、三维打印(3DP)、电子束自在成型制造(EBF)、激光净形制造(LENS)等。

3D打印耗材技术分类(基于物料形态和成型原理)

假如基于打印耗材品种的不同,3D打印耗材技术又可分为非金属3D打印耗材技术和金属3D打印耗材技术。其中,FDM、SLA、DLP、3DP等属于非金属3D打印耗材技术;SLM、DMLS、EBM等属于金属资料3D打印耗材技术。