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电子发烧友网>电子资料下载>工控技术>你了解3D打印技术吗3D打印科普100问的资料免费下载

你了解3D打印技术吗3D打印科普100问的资料免费下载

2019-01-22 | doc | 0.04 MB | 次下载 | 免费

资料介绍

  1、3D打印到底是什么?

  答:3D打印(3D printing),即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

  小编点评:通俗点讲,2D打印是打印一个层,3D打印是将打印对象分层,逐层打印在一起现成立体物件。

  2、3D打印的历史?

  答:3D打印起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。在20世纪80年代中期,SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利,项目由DARPA赞助的。1979年,类似过程由RF Housholder得到专利,但没有被商业化。

  1995年,麻省理工创造了“三维打印”一词,当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

  1986年,Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。

  1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利。

  1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。

  2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

  2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

  2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。

  2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。

  2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

  2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

  小编点评:3D打印属于上世纪的技术,现在才逐步为世人认知。

  3、3D打印主要使用什么技术?

  答:3D打印的主流技术主要包括SLA、FDM、SLS、3DP、LOM。

  SAL:(stereolithography,SLA),中文立体光刻造型技术、立体光固化成型法等

  技术原理:用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。

  技术优缺点:

  SLA 技术的优势

  光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验。

  由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具。

  可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。

  使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本。

  为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核。

  可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化。

  SLA 技术的缺陷

  SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高。

  SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻。

  成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存。

  预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高。

  软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉。

  小编点评:此类技术基本应用在工业级,个人很少用,设备价格就是一个“贵”字概括。

  FDM: (FusedDeposition Modeling,FDM)。中文名称熔融沉积成型。

  技术原理:将丝状(直径约2 mm)的热塑性材料通过喷头加热熔化,喷头底部带有微细喷嘴(直径一般为0.2 ~0.6),供材料以一定的压力挤喷出来;同时喷头沿水平方向移动,而工作台沿竖直方向移动。这样挤出的材料与前一个层面熔结在一起,一个层面沉积完成后,工作台按预定的增量下降一个层的厚度,再继续熔融沉积,直至完成整个实体造型。FDM工艺使用两种材料:一种是沉积实体部分的成型材料;另一种是沉积空腔或悬臂部分的支撑材料。

  优缺点:

  优点:这种技术成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型。

  缺点:成型后表面粗糙,目前不适合高精度的应用。

  小编点评:FDM就像挤牙膏那么简单,现在市场上的桌面级3d打印机大多采用这种工艺。开源设备基本也采用此技术,最低的3000元即可搞定。

  SLS:(selective laser sintering,SLS)中文名称:选择性激光烧结

  该工艺由美国德克萨斯大学提出,于1992年开发了商业成型机。SLS利用粉末材料在激光照射下烧结的原理,由计算机控制层层堆结成型。SLS技术同样是使用层叠堆积成型,所不同的是,它首先铺一层粉末材料,将材料预热到接近熔化点,再使用激光在该层截面上扫描,使粉末温度升至熔化点,然后烧结形成粘接,接着不断重复铺粉、烧结的过程,直至完成整个模型成型。

  优缺点:

  优点:成品精度好、强度高,但是最主要的优势还是在于金属成品的制作。激光烧结可以直接烧结金属零件,也可以间接烧结金属零件,最终成品的强度远远优于其他3D打印技术

  缺点:粉末烧结的表面粗糙,需要后期处理,其次使用大功率激光器,除了本身的设备成本,还需要很多辅助保护工艺,整体技术难度较大,制造和维护成本非常高,普通用户无法承受,所以目前应用范围主要集中在高端制造领域,而目前尚未有桌面级SLS 3D打印机开发的消息,要进入普通民用领域,可能还需要一段时间。

  3DP:(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)中文名称:三维粉末粘接

  最早由美国麻省理工学院 (MIT) 于 1993 年开发。该技术通过使用液态连结体将铺有粉末的各层固化,以创建三维实体原型。基于 3DP 技术,美国Z Corp公司开发了3d打印成型机。

  3d打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上,逐层创建各部件。与2d平面打印机在打印头下送纸不同,3d打印机是在一层粉末的上方移动打印头,打印横截面数据。

  彩色3d打印机打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩。您可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,或者注释并标记设计更改,以便进一步增强模型样品所传递的信息值。

  优缺点:

  优点:

  (1)成型速度快,成型材料价格低,适合做桌面型的快速成型设备。

  (2)在粘结剂中添加颜料,可以制作彩色原型,这是该工艺最具竞争力的特点之一。

  (3)成型过程不需要支撑,多余粉末的去除比较方便,特别适合于做内腔复杂的原型。

  另外此技术最大优点是能直接打印彩色,无需后期上色。目前市面上打印人像的基本采用次技术。

  缺点:强度较低,只能做概念型模型,而不能做功能性试验。

  4、3D打印机能打印什么?

  答:理论上讲,3D打印机能打印所有物体,大到飞机零件,小到个人用的杯子、玩具。只要能建模型,一切物体皆能打印。但这只是理论上的说法,现有技术及成本所限,尤其是材料限制,3D打印目前最多的打印工业所需的模具等,部分能打印出汽车、人体器官等,不过基本属于概念性的,离实际即打即用还比较远。

  小编点评:一切皆能打印,我能,只是梦想是美好的,现在还是残酷的,屌丝们指望能打个苍姐出来还是不现实的。

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