3D打印技术Word下载.docx

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∙可进行切削加工。

∙废料易剥离，无须后固化处理。

∙可制作尺寸大的原型。

∙原材料价格便宜，原型制作成本低。

缺点

∙不能直接制作塑料原型。

∙原型的抗拉强度和弹性不够好。

∙原型易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进行表面防潮处理。

∙原型表面有台阶纹理，难以构建形状精细、多曲面的零件，因此，成型后需进行表面打磨。

∙

（二）DLP激光成型技术

∙DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处理器（DLP）投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。

该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

∙（三）熔融沉积制造

∙别称：

熔融沉积制造、熔丝成型、丝状材料选择性熔覆、熔融挤出成型、熔积成型

∙ScottCrump在1988年提出了FusedDepositionModeling（FDM）的思想，1992年由美国Stratasys公司开发推出了第一台商业机型3D-Modeler。

∙工艺过程：

∙

（1）材料：

一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等。

以丝状供料。

∙

（2）丝状材料传输：

送丝机构

∙（3）材料加热（技术关键）：

电阻式加热器：

喷出的热熔性材料温度高于固化温度（通常控制在比凝固温度高1℃），而成型部分的温度稍低于固化温度。

∙（4）每层厚度：

一般为0.25-0.75mm

∙系统组成硬件系统：

∙机械系统（运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等单元），相互独立，不同设计

∙电器运动控制温度控制（成型喷嘴、支撑喷嘴、成型室的温度都）

∙软件系统

∙几何建模

∙信息处理：

STL文件处理（STL文件错误数据与检验与修复），工艺处理（层片文件身材高恒、填充线计算），数控（数控代码身生成和对成型机的控制），图形显示等模块。

∙供料系统

∙2mm丝材；

∙要求：

低的凝固收缩率、陡的粘度-温度曲线和一定的强度、硬度、柔韧性等。

∙主要特点

∙

（1）采用热熔挤压头的专利，整个系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全；

∙

（2）成型速度快，不需要SLA中的刮板再加工工序，系统校准为自动控制；

∙（3）用蜡成型的零件，可直接用于熔模铸造；

∙（4）可以成型任意复杂程度的零件，常用于具有很复杂的内腔、孔等零件；

∙（5）成型材料广泛，主要是石蜡、ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑料等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等的线材或粉料。

∙（6）原材料利用率高，且材料寿命长；

∙（7）支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易；

∙（8）成本低，FDM工艺不用激光器件，因此使用、维护简单，成本较低；

原材料的利用率高无污染。

∙

（1）只适用于中、小型塑料件；

∙

（2）成型件的表面有较明显的条纹，需后处理，不如SLA成型件好；

∙（3）成型件轴方向的强度比较弱；

∙（4）需设计、制作支撑结构；

∙（5）需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长；

∙（6）原材料价格昂贵（250-458RMB/kg）。

（四）金属激光烧结

英文名：

DirectMetalLaserSintering，简称DMLS，中文名称：

金属直接表面烧结、激光熔覆。

性质：

一种新的金属表面改性技术

原理：

通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。

激光金属粉末烧结（DMLS）模式在制造复杂组件方面具有更多的优势。

DMLS最大的应用之一是可设计异型冷却水路（ConformalCoolingChannel），达到最佳冷却效果，减少注入成型时间即交货时间并降低成本。

DMLS采用的是纯金属烧结，GPI模型公司可提供的材料包括钴铬合金，不锈钢，工业钢，青铜合金，钛合金，镍铝合金。

粉末平均粒径可低至20μm。

高品质，精密，清洁的模型可在数小时内制作完成并在几天内运达客户。

冶金结合（metallurgicalbond）是指两件金属的界面间原子相互扩散而形成的结合。

（五）立体光固化成型法

SLA（StereolithographyAppearance）

3d打印机原理

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。

SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。

其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；

激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；

然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。

将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；

还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。

SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。

因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

过程原理

1.首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；

2.其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；

3.然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型，

4.最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

SLA技术的优势

1.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。

2.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。

3.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。

4.使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本。

5.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。

6.可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化。

SLA技术的缺陷

1.SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高。

2.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。

3.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。

4.预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高。

5.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。

6.立体光固化成型技术被单一公司所垄断。

20世界80年代初，微处理器价格猛跌，使STL中对CAD模型进行分割镶嵌和对激光轨迹进行精密控制成为可能；

由CharlesHul于1984年获美国专利。

1988年美国3DSystem公司推出商品化样机SLA-1，这是世界上第一台快速原型技术成形机。

SLA各型成形机占据着RP设备市场的较大份额。

服务业一直是难以标准与度量的，一直依赖人类的感性为指标，这造成许多的交流、管理、商业、法律问题，SLA概念的提出，将服务引向一个可量化、可控制、可评论、可管理、可改进的境界，服务不再模糊、不再只停留在非常内在的层面，服务亦可以进行管理与控制。

激光熔覆工艺特点：

∙激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的95％；

∙对基材的热影响较小，引起的变形也小；

∙材料范围广泛，如镍基、钴基、铁基合金、碳化物复合材料等，可满足工件不同用途要求，兼顾心部性能与表面特性；

∙熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，无孔洞，无夹杂裂纹等缺陷；

∙可对局部磨损或损伤的大型设备贵重零部件、模具进行修复，延长使用寿命；

∙熔覆工艺可控性好，易实现自动化控制；

∙对损坏零部件，可实现高质量、快速修复，减少因故障停机时间，降低设备维护成本。

∙常用熔覆层硬度范

∙

（六）选择性激光烧结

SLS（SelectiveLaserSintering）是一种快速成型工艺：

中文译为：

粉末材料选择性激光烧结/激光选区烧结/粉末烧结。

1986年，美国Texas大学的研究生C.Deckard提出了SelectiveLaserSintering（SLS）的思想，1989年研制成功，稍后组建了DTM公司，于1992年开发了基于SLS的商业成形机（Sinterstation）；

DTM公司已经被3DSYSTEM公司收购。

SLS工艺是利用粉末状材料成形的。

将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；

用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；

材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分连接；

当一层截面烧结完后，铺上新的一层粉末材料，选择地烧结下层截面。

SLS的特点

可采用多种材料：

可采用加热时粘度降低的任何粉末，通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何造型；

特别是可以制造金属零件。

这使SLS工艺颇具吸引力。

1.制造工艺比较简单：

可以直接生产复杂形状的原型、型模、三维共建或部件及工具，能广泛适应设计和变化；

2.精度高：

依赖于使用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度。

一般当零件的细节特征大于0.5mm，就可以表达出来。

能够达到共建整体范围内±

（0.05-2.5）mm的公差。

当粉末粒径为0.1mm以下时，成型后的原型精度可达±

1%。

3.材料利用率高，价格便宜，成本低；

4.翘曲变形比SLA工艺小，可能设计制造精细与条状结构的零件；

5.使用高温烧结材料成型的零件，具有很好的强度和硬度等物理特性；

6.难度一：

零件表面粗糙，颗粒大，需要手工抛光表面；

7.难度二：

工程塑料类材料烧结，需要维持工作区域的温度场的平衡，并且温度需要控制在150℃~200℃。

SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。

加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；

激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余