【探 · 真课堂】如何2分钟读懂3D打印技术

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探真激光金属3D打印 2017-03-27

智能制造时代,大到房屋、桥梁,小到义齿、珠宝,3D打印无处不在。在感叹新兴技术改变世界的同时,你是否也好奇到底何为3D打印?今天,让小编为你细细道来,3D打印背后的技术原理。

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3D 打印技术是快速成型技术的一种,也被称为增材制造。它的基本原理是叠层制造,即在X-Y平面内形成工件的截面形状,并在Z坐标作层面厚度的位移,最终形成三维制件。针对不同材料,存在不同的打印技术予以适配。

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SLS,选区激光烧结技术,即激光器对粉末进行扫描而实现材料的烧结粘合,材料层层堆积实现成型。

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SLS技术原理

 

SLS成型所用的金属材料是与低熔点金属或者高分子材料混合的粉末,在加工的过程中利用低熔点材料的熔化实现黏结成型。

过程是采用铺粉棍将粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至低于该粉末烧结点的某一温度,同时激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描、烧结,并与已成型的部分实现粘结。

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SLS工艺支持多种材料,成型工件无需支撑结构,而且材料利用率较高。但由于原料为混合粉末状,所以实体存在孔隙,力学性能较差,而且表面往往比较粗糙,成件精度不高。故该技术更适合小批量、小尺寸零件的生产加工。

该技术在国际上以EOS为代表,国内华曙高科、隆源成型均有所涉猎。

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SLM,选区激光熔融技术,是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。

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SLM技术原理

 

SLM成型使用的是金属粉末,它会在高激光能量作用下完全熔化,经散热冷却后,层层累积成型出三维实体。SLM与SLS不同之处在于,SLS成型时,粉末为半固态液相烧结;而SLM成型时,粉末完全熔化,故成型精度与力学性能得到显著提高。

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该技术目前支持的合金材料超过100种,能应用于军工、航空航天、汽车、医疗、高效科研等多个领域。

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金属3D打印沙发

SLM是目前市场上投入与竞争最为激烈的技术领域,欧美的Concept Laser、SLM、EOS,国内的铂利特、华曙高科、探真激光等都有自主研发的金属3D打印设备和方案。

大尺寸工业级轻量化高强度,将会是SLM技术的发展趋势,也是金属3D打印行业的风向标。

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FDM,熔融层积技术,即塑料耗材经过加热之后从加热喷头中挤出,在二维轴上堆积,随着打印平台在Z轴上的不断下降,物体也得以成型。

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FDM技术原理

该技术的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。

每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。如果物体本身有悬空部分,则需为物体模型加入支撑,之后再拆除。

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3D打印镂空花瓶

FDM是目前最经济的快速成型技术,历经前两年的喧嚣起伏,如今已逐渐褪去“第四次工业革命”、“颠覆式制造方式”一类的光环,走上“如何才能更好用”的进化之路。

简易操作高成件精度灵活打印尺寸是FDM技术当下的发展走向。技术成熟的同时,市场开始活跃,设备价格降低,用户多元化,多功能型3D打印服务中心落地,这一切都预示着,3D打印将真正走向市场化道路。

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技术革新是制造业的生命之源。就3D打印而言,SLS技术较高的材料成本和商用的定位目前是它的瓶颈,但它对材料的支持广阔且灵活,对更多应用行业充满吸引力;SLM技术目前是资本追逐的对象,2017年势必会看到更前沿的技术和解决方案出现;FDM技术和设备已经成熟,正在向商业化市场迈进。

我们深信,3D打印的魅力与价值会随着设备的优化与技术的普及而越来越为普罗大众所接受。

 

2017年3月27日 10:00
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