常见3D打印技术的优缺点对比

2020-05-14 00:00

  目前比较流行的3D打印技术种类主要包括SLA/DLP光固化成型技术、FDM熔融层积成型技术、SLS选择性激光烧结成型技术、3DP 技术等。博瑞展是国内工业3D打印机厂家,具备DLP/SLA光固化3D打印机的研发制造,同时也在SLS和SLM等金属3D打印技术持续创新。


  SLA/DLP3D打印技术


  SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法。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。

3D打印汽车格栅.jpg

  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, SLA用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。


  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。


  精细度指数★★★★★


  硬度强度指数★


  FDM熔融层积成型技术


  FDM即是Fused DepositionModeling,熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料,如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。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。


  这种工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC,PC/ABS,PPSF等更高强度的成形材料,使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额**。


  精细度指数★★★★


  强度硬度指数★★★


  SLS选区激光烧结技术/SLM


  SLS选区激光烧结技术,即Selective Laser Sintering,和3DP技术相似,同样采用粉末为材料。所不同的是,这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料,将材料预热到接近熔化点,在采用激光照射,将需要成型模型的截面形状扫描,使粉末融化,被烧结部分粘合到一起。通过这种过程不断循环,粉末层层堆积,直到最后成型。


  SLS最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 Carlckard 于 1989 年在其硕士论文中提出的。后美国 DTM 公司于 1992 年推出了该工艺的商业化生产设备 Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和 DTM 公司在 SLS 领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的 EOS 公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。激光烧结技术成型原理最为复杂,成型条件最高,设备及材料成本最高的3D打印技术,但也是目前对3D打印技术发展影响最为深远的技术。目前SLS技术材料可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等,SLS技术成型材料的的种类多元化。


  精细度指数★★★


  强度硬度指数★★★★★


  LOM 技术


  分层实体制造法(LOM——Laminated Object Manufacturing),LOM 又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。

                                         


  LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以制造模具、模型外,还可以直接制造构件或功能件。


  该技术的特点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。成形材料:涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能:相当于高级木材;主要用途:快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。


  精细度指数★★


  强度硬度指数★★


  CLIP 3D打印技术


  CLIP 3D打印技术它能够数十倍乃至百倍地提升3D打印的速度。怎么做到的呢?简单来说,就是光固化的树脂非常黏,并且在固化过程中粘稠度进一步提高,易粘连,因此打印每一层,都要花时间等待和处理粘连的部分;而CLIP用特殊材料,使固化的树脂与底部之间多了一层气体(氧气),不会粘连到底部,因此可以连续固化,大大提升速度。


  CLIP 3D打印技术发布会视频值得一看,非常棒的技术,从打印速度和时间得到了一个质的飞跃,很值得期待,并且得到了autodesk公司的投资,估计在半年内量产。


  3DP技术


  3DP即3D printing,采用3DP技术的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, 以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型,采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩,还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,模型样品所传递的信息较大。


  美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授于1989年申请了三维印刷技术(3DP)的专利。这是一种以陶瓷、金属等粉末为材料,通过粘合剂将每一层粉末粘合到一起,通过层层叠加而成型。1993年,粉末粘合成型工艺是实现全彩打印**的工艺,使用石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等作为材料,是目前最为成熟的彩色3D打印技术。


  精细度指数★★★


  强度硬度指数★★★


  彩色指数★★★★★


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