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3D打印技术方法介绍

选区激光熔化技术 (Selective Laser Melting,SLM): SLM 技术成型原理与选区激光烧结 (SLS)基本相同,作为金属零件3D打印技术的重要组成部分,两者都可以直接进行金属零件直接制造,不需要后处理。SLM成型材料多为单一组分金属粉末,包括奥氏体不锈钢、镍基合金、钛基合金、钴-铬合金和贵重金属等。激光束快速熔化金属粉末并获得连续的熔道,可以直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合、高精度的近乎致密金属零件,是极具发展前景的金属零件3D打印技术。其应用范围已经扩展到航空航天、微电子、医疗、珠宝首饰等行业。

激光净成形技术(Laser Engineered Net Shaping,LENS) : LENS技术是在激光熔覆技术的基础上发展起来的一种金属零件3D打印技术。采用中、大功率激光熔化同步供给的金属粉末,按照预设轨迹逐层沉积在基板上,最终形成金属零件。1999年,LENS工艺获得了美国工业界中“最富创造力的25项技术”之一的称号。

电子束选区熔化技术(Electron Beam Selective Melting,EBSM):EBSM技术是20世纪90年代发展起来的一种金属零件3D打印技术,其与SLM系统的差别主要是热源不同,在成型原理上基本相似。与以激光为能量源的金属零件3D打印技术相比,EBSM工艺具有能量利用率高、无反射、功率密度高、聚焦方便等许多优点。在目前3D打印技术的数十种方法中,EBSM技术因其能够直接成型金属零部件而受到人们的高度关注。国外对EBM工艺理论研究相对较早,瑞典的Arcam AB公司研发了商品化的EBSM设备EBM S12系列,而国内对EBSM工艺的研究相对较晚。

光固化立体造型技术(stereo lithography apparatus, SLA)SLA技术是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,采用液态光固化树脂原料。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。

熔融沉积成型技术(fused deposition modeling, FDM) :FDM技术 该方法使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。该技术污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形。成形材料:固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。

分层实体制造技术(laminated object manufacturing, LOM)又称层叠法成形技术:LOM技术它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理为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片材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片材叠加上去,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,还可以直接制造结构件或功能件。LOM技术的优点是工作可靠,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。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。

三维打印(three dimensional printing, 3Dp)这是从快速原型制造发展而来的。类似二维打印机原理的三维打印法,材料是树脂,胶水是彩色的,使堆积打印出来的三维立体成品。不仅是设计原型,而且色彩也与设计效果相一致。但这种设备因简易,只能作验证模型,且材料便宜,制作简单,精度较低。一般只用于手板验证模型的制作,用于看外观效果。这类设备价格普遍低,可在2000一3000元人民币。若以蜡为基础材料,加热喷头将蜡熔化均匀按二维图喷洒,堆积成形。该方法的优势可重复使用,但精度略低,设备价格低。一般用于学校的学生实践。同时,可以制作蜡模精铸的蜡胎。