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    3D打印耗材設備廠家分享主流的四大3D打印技術

    發布時間:2019-11-20 15:25 來源:三奧科技 點擊: 【字體: 】【打印此文】【關閉窗口

    最常見的3D打印技術——熔融沉積技術(FDM)

    一、熔融沉積技術(FDM)的制作工藝

    ?快速成型機的加熱噴頭受計算機控制,根據水平分層數據作x?-?y?平面運動。絲材由構送至噴頭,經過加熱、熔化,從噴頭擠出粘結到工作臺面,然后快速冷卻并凝固。每一層截面完工作臺下降一層的高度,再繼續進行下一層的造型。如此重復,直至完成整個實體的造型。每層的根據噴頭擠絲的直徑大小確定。?

    ?FDM?工藝關鍵是保持熔融的成型材料剛好在凝固點之上,通??刂圃诒饶厅c高1?℃左右。最常用的熔絲線材主要是ABS、人造橡膠、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料等。?

    ?FDM?快速成型的過程包括:設計三維CAD?模型、CAD?模型的近似處理、對STL?文件進行分層處造型、后處理。


    熔融沉積技術(FDM).png


    二、熔融沉積技術(FDM)的使用材料

    ?FDM打印材料一般是熱塑性材料,如蠟、ABS、PC、尼龍等,以絲狀供料(卷軸絲),材料成本低。與其他使用粉末和液態材料的工藝相比,絲材更干凈,易于更換、保存,不會形成粉末或液體污染。


    熔融沉積技術(FDM)耗材.png


    三、熔融沉積技術(FDM)的優缺點

    熔融沉積技術(FDM)的優勢:

    (1)?成形材料廣泛,一般的熱塑性材料如石蠟、塑料、尼龍絲等,適當改性后都可以用于熔融沉積制造。

    (2)使用無毒的原材料,成形過程對環境無污染,設備系統可在辦公環境中安裝使用??。?

    (3)可以成形任意復雜程度的零件,常用于成形具有很復雜的內腔、孔等零件?。?

    (4)原材料在成形中無化學變化,制件的翹曲變形小?。??

    (5)原材料利用率高,且材料壽命長。???

    (6)支撐去除容易,無需化學清洗,分離容易?。?

    (7)用蠟成型煩人原型零件,可直接用于熔模鑄造。?

    熔融沉積技術(FDM)的不足

    (1)只適合成形中、小型的塑料件。?

    (2)成形件表面有較明顯的條紋,表面精度不高。

    (3)?沿成形軸垂直支撐結構。?

    (4)需對整個截面方向的強度比較弱。?

    (5)需設計、制作進行掃描涂覆,因此成形時間較長。?

    (6)原材料價格昂貴。

    可打印金屬的3D打印技術——選擇性激光燒結(SLS)

    一、選擇性激光燒結(SLS)制作工藝

    SLS工藝因為材料不同,具體的燒結工藝也是不同的。

    1.高分子粉末材料燒結工藝?

    高分子粉末材料為例,此材料的燒結工藝過程可以分為前處理、粉層燒結疊加和后處理三個階段:??

    ①前處理主要是利用設計軟件設計出三維CAD造型,靜STL數據轉換后輸入到粉末激光燒結快速成型系統中。?

    ②第二階段就是粉層激光燒結疊加:設備根據原型的結構特點,設定具體的制造參數,設備自動完成原型的逐層粉末燒結疊加過程。當所有疊層自動燒結疊加完成之后就需要把制造的原型在成型缸中冷卻至40℃一下,把原型撈出進行后期處理。?

    ③后期處理:因為制造出的模型強度很弱,所以在整個后期處理過程中需要進行滲蠟或者滲樹脂進行補強處理。

    2.金屬零件間接燒結工藝??

    金屬零件間接燒結工藝分為三個階段:SLS原型件的制作、粉末燒結件的制作、金屬熔滲后處理。?

    SLS原型件的制作包括CAD建模、分層切片、激光燒結、原型。此階段的關鍵在于,如何選用合理的粉末配比和加工工藝參數實現原型件的制作。 “褐件”制作階段過程為二次燒結(800℃)——三次燒結(1080℃),此階段的關鍵在于,燒失原型件中的有機雜質獲得具有相對準確形狀和強度的金屬結構體。金屬熔滲階段過程為二次燒結(800℃)——三次燒結(1080℃)——金屬熔滲——金屬件。此階段的關鍵在于,選用合適的熔滲材料及工藝,以獲得較致密的金屬零件。

    3.SLS工藝的金屬零件直接制造工藝??

    ?SLS工藝的金屬零件直接制造工藝流程為:CAD模型——分層切片——激光燒結(SLS)——RP原型零件——金屬件。


    選擇性激光燒結(SLS).png


    二、選擇性激光燒結(SLS)材料

    SLS技術目前可以使用的打印耗材有尼龍粉末、PS粉末、PP粉末、金屬粉末、陶瓷粉末、樹脂砂和覆膜砂。


    選擇性激光燒結(SLS)材料.png


    三、選擇性激光燒結(SLS)優缺點

    選擇性激光燒結(SLS)優勢:

    (1)可以采用多種材料。從理論上說,任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。?

    (2)過程與零件復雜程度無關,制件的強度高。?

    (3)材料利用率高,為燒結的粉末可重復使用,材料無浪費。

    (4)無須支撐結構。?

    (5)與其他成型方法相比,能生產較硬的模具。

    選擇性激光燒結(SLS)的不足:

    (1)原型結構疏松、多孔,且有內應力,制作易變性。

    (2)生成陶瓷、金屬制件的后處理較難。

    (3)需要預熱和冷卻。?

    (4)成型表面粗糙多孔,并受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。

    (5)成型過程產生有毒氣體及粉塵,污染環境。

    最成熟的3D打印技術——立體光固化技術(SLA)

    一、立體光固化技術(SLA)?成型工藝

    ?首先,通過CAD設計出三維實體模型,利用離散程序將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的數據將精確控制激光掃描器和升降臺的運動;?

    ?其次,激光光束通過數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑?照射到液態光敏樹脂表面?,?使表面特定區域內的一層樹脂固化后,?當一層加工完畢后,就生成零件的一個截面;?

    然后,?升降臺下降一定距離,?固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二固化層牢固地粘結在前一固化層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型,?

    最后,將原型從樹脂中取出后,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。


    立體光固化技術(SLA).png


    二、立體光固化技術(SLA)材料

    目前只能用液態光敏樹脂。


    立體光固化技術(SLA)材料.png

    ?

    三、立體光固化成型技術(SLA)優缺點

    立體光固化成型技術(SLA)的優勢:

    (1)光固化成型法是最早出現的快速原型制造工藝,成熟度高,經過時間的檢驗。?

    (2)由CAD數字模型直接制成原型,加工速度快,產品生產周期短,無需切削工具與模具。?

    (3)可以加工結構外形復雜或使用傳統手段難于成型的原型和模具。?4.使CAD數字模型直觀化,降低錯誤修復的成本。?

    (4)為實驗提供試樣,可以對計算機仿真計算的結果進行驗證與校核。?6.可聯機操作,可遠程控制,利于生產的自動化。?

    立體光固化成型技術(SLA)的不足:?

    (1)SLA系統造價高昂,使用和維護成本過高。?

    (2)SLA系統是要對液體進行操作的精密設備,對工作環境要求苛刻。?

    (3)成型件多為樹脂類,強度,剛度,耐熱性有限,不利于長時間保存。

    (4)預處理軟件與驅動軟件運算量大,與加工效果關聯性太高。?

    (5)軟件系統操作復雜,入門困難;使用的文件格式不為廣大設計人員熟悉。

    可打印彩色的3D打印技術——三維印刷(3DP)

    一、三維印刷(3DP)的制作工藝

    3DP技術的制造過程分為三個步驟:即模型設計、打印、后處理。


    —三維印刷(3DP).png


    首先,工作人員利用CAD等制作軟件設計出所需要打印的模型,將設計的模型格式轉換為STL格式,然后切片,把數據輸入打印機中,進行打印。

    ?其次,在打印開始時,在成型室工作臺上,均勻的鋪上一層粉末材料,然后噴頭按照原型截面形狀,將粘結材料有選擇性的打印到已鋪好的粉末上,使原型截面有實體區域內的粉末粘結在一起,形成截面輪廓,一層打印完后,工作臺下降到一個截面的高度,然后重復上面的步驟,直至原型打印完成。

    ?最后,在原型打印完畢后,工作人員把原型從工作臺上拿出,并經過高溫燒結、熱等靜壓等工藝,進行后處理。

    二、三維印刷(3DP)所使用的材料

    3DP技術目前可以使用的打印耗材有石膏粉末、陶瓷粉末、金屬粉末等膠黏劑有單色和彩色,可以像彩色打印機一樣打印出全彩色產品。


    —三維印刷(3DP)材料.png


    三、三維印刷(3DP)的優缺點

    三維印刷(3DP)優勢:

    (1)成型速度快,成型材料價格低,適合做桌面型的快速成型設備。

    (2)在粘結劑中添加顏料,可以制作彩色原型,這是該工藝最具競爭力的特點之一。

    (3)成型過程不需要支撐,多余粉末的去除比較方便,特別適合于做內腔復雜的原型。

    3DP的不足:

    強度較低,只能做概念型模型,而不能做功能性試驗。

    3D打印帶來了世界性制造業革命,以前是部件設計完全依賴于生產工藝能否實現,而3D打印機的出現,將會顛覆這一生產思路,這使得企業在生產部件的時候不再考慮生產工藝問題,任何復雜形狀的設計均可以通過3D打印機來實現。


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