3D打印原理,只需40張高清動圖秒懂!

本文主要介紹SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大技術,以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

1. SLA(StereoLithography)

SLA即光固化成型技術,指利用紫外光照射液態光敏樹脂發生聚合反應,來逐層固化並生成三維實體的成型方式,SLA製備的工件尺度精度高,是商業化的最早3D打印技術。

以下是SLA工藝工程:

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↑↑紫外激光源↑↑

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↑↑光固化反應↑↑

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↑↑逐層掃描成型↑↑

2. CLIP

CLIP即連續液體界面提取技術,是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發的具有革命性的3D打印技術,將3D打印的速度提高了100倍!

CLIP從底部投影,使光敏樹脂固化,不需要固化的部分通過控制氧氣,形成死區,抑制光固化反應而保持穩定的液態區域,這樣就保證了固化的連續性。

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↑↑光固化反應↑↑

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↑↑氧氣抑制光固化過程↑↑

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↑↑光固化死區演示↑↑

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↑↑CLIP成型過程↑↑

3. 3DP(Three-DimensionalPrinting)

3DP即三維打印快速成型技術,其與傳統二維噴墨打印接近,從噴頭噴出粘結劑(彩色粘結劑可以打印出彩色製件),將平臺上的粉末粘結成型,通常用採用石膏粉作為成型材料。3DP技術目前主要應用有兩個:全綵3D打印及砂模鑄造。

以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程:

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↑↑粘結劑噴射↑↑

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↑↑加熱固化↑↑

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↑↑打印成型↑↑

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↑↑鑄造成型↑↑

4. PolyJet

PolyJet即聚合物噴射技術,其成型原理類似3DP技術,但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂,噴射完成後通過紫外光照射固化成型。

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↑↑PolyJet成型原理↑↑

PolyJet採用陣列式噴頭,甚至可以同時噴射不同材料,實現多種材料、多色材料同時打印。

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↑↑陣列噴頭工作過程↑↑

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↑↑PolyJet打印過程↑↑

5. FDM(FusedDeposition Modeling)

FDM即熔融層積技術,利用高溫將材料熔化,通過打印頭擠出成細絲,在構件平臺堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D打印技術,通常應用於桌面級3D打印設備。

以下是FDM技術的工作原理:

↑↑金屬顆粒細化↑↑

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↑↑金屬顆粒分佈在液滴中↑↑

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↑↑液滴噴射成型過程↑↑

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↑↑液相排出過程↑↑

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↑↑燒結後的製件↑↑

7. SLM(Selective Laser Melting)

SLM即選區激光熔化成型技術,是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術,採用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末,直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件,得到的製作緻密度可達99%以上。

激光振鏡系統是SLM的關鍵技術之一,以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖:

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↑↑激光發射↑↑

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↑↑激光傳輸↑↑

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↑↑掃描振鏡↑↑

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↑↑激光掃描熔化↑↑

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↑↑金屬粉末熔化過程↑↑

金屬3D打印過程中,由於製件通常較複雜,需要打印支撐材料,製件完成後需要去除支撐,並對製件的表面進行處理。

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↑↑取出製件↑↑

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↑↑去除支撐 ↑↑

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↑↑後處理↑↑

8. SLS(Selective Laser Sintering)

SLS即選區激光燒結成型技術,與SLM技術類似,區別是激光功率不同,通常用於高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS製備塑料製件的過程:

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↑↑模型分層切片↑↑

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↑↑製件的取出↑↑

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↑↑後處理↑↑

SLS也可用於製造金屬或陶瓷零件,但所得到的製件緻密度低,且需要經過後期緻密化處理才能使用。

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↑↑SLS製造金屬零件↑↑

9. LMD(Laser Metal Deposition)

LMD即激光熔覆成型技術,該技術名稱繁多,不同的研究機構獨立研究並獨立命名,常用的名稱包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,與SLM最大不同在於,其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面,與激光匯於一點,粉末熔化冷卻後獲得堆積的熔覆實體。

以下是LENS技術的工作過程:

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↑↑同軸送粉↑↑

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↑↑構建過程↑↑

10. EBM(Electron Beam Melting)

EBM即電子束熔化技術,其工藝過程與SLM非常相似,區別在於,EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的激光輸出功率大一個數量級,掃描速度也遠高於SLM,因此EBM在構建過程中,需要對造型臺整體進行預熱,防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘餘應力。

以下是EBM工作過程:

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↑↑整體預熱↑↑

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↑↑成型過程↑↑

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↑↑熔化過程中粉末的變化↑↑

江蘇激光聯盟轉載自:有色技術平臺


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