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3d打印根底学问3D打印机英文3DPrinters3D打印机这个名称是近年该产品来针对民用市场而消灭的一个词其实在专业领域他有另一个名称“快速成形技术”快速成形技术又称快速原型制造RapidPrototypingManufacturing简称RPM技术诞生于20世纪80年月后期,是基于材料积存法的一种高制造技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、准确地将设计思想转变为具有确定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、设计思想的校验等方面供给了一种高效低本钱的实现手段即,快速成形技术就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料积存成实体原型RPM技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、周密伺服驱动技术以及材料技术的根底上集成进展起来的不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同但是,其根本原理都是一样的,那就是“分层制造,逐层叠加“,类似于数学上的积分过程形象地讲,快速成形系统就像是一台“立体打印机因此得名“3D打印机”3D打印机的原理3D打印机可以依据零件的外形,每次制做一个具有确定微小厚度和特定外形的截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程可以比方为一个“积分”的过程固然,整个过程是在电脑的把握下,由3D打印机系统自动完成的不同公司制造的3D打印机所用的成形材料不同,系统的工作原理也有所区分,但其根本原理都是一样的,那就是“分层制造、逐层叠加“这种工艺可以形象地叫做“增长法”或“加法3D打印机的制作过程我们举个例子例如我们制作一个塑料材质的苹果,首先我们需要在电脑上使用3D软件制作出一个苹果的3D模型文件,然后把它转换成3D打印机支持的文件格式接下来需要给3D打印机放入塑料耗材,现在3D打印机就可以制作了这个过程是不是像我们的平面打印机的操作呀!好下面说重点打印系统在制作的时候会从这个苹果3D模型底部开头切成很多片〔多少片呢?这个要依据打印机的技术指标它所支持的“层厚”来打B〕也就是我们上面说的截面图最先开头制作的是苹果模型的最底部的那一个截面,也就是苹果最底部的一层,这时候系统会把握激光器〔或喷嘴〕在这一层截面图的范围烧结原料〔或挤出原料——不同的打印机技术制作方式也有区分这个下面我们会提到1这一层做好后是其次层依此类推这样这个塑料苹果就一层层的“生长”出来了3D打印机的技术现在市面上已经有十几种不同的3D打印机的技术,其中比较成熟的有UV、SLA、SLSxL0M和FDM等方法我们将在下面介绍4种目前使用比较广泛的技术SLA技术3D打印机的原理SLA是“StereoIithographyAppearance”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外表,使之由点到线,由线到面挨次凝固,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是最早有用化的快速成形技术,承受液态光敏树脂原料,工艺原理如以下图其工艺过程是,首先通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进展切片处理,设计扫描路径,产生的数据将准确把握激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置把握的扫描器按设计的扫描路径照耀到液态光敏树脂外表,使外表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;然后升降台下降确定距离,固化层上掩盖另一层液态树脂,再进展其次层扫描,其次固化层结实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,进展最终固化,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参与其它成分,用SLA原型模代替熔模周密铸造中的蜡模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,不行避开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进展趋势SLA技术的优势.光固化成型法是最早消灭的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检睑.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.可以加工构造外形简洁或使用传统手段难于成型的原型和模具.使CAD数字模型直观化,降低错误修复的本钱.为试验供给试样,可以对计算机仿真计算的结果进展验证与校核.可联机操作,可远程把握,利于生产的自动化SLA技术的缺陷.SLA系统造价昂扬,使用和维护本钱过高.SLA系统是要对液体进展操作的周密设备,对工作环境要求苛刻.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.预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高.软件系统操作简洁,入门困难;使用的文件格式不为宽阔设计人员生疏.立体光固化成型技术被单一公司所垄断总结SLA的进展趋势与前景立体光固化成型法的的进展趋势是高速化,节能环保与微型化不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为SLS技术3D打印机的原理SLSSeIectiveLaserSintering选择性激光烧结〔以下简称SLS〕技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的CarIckard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SinterSationo几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的争论工作,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争论工作,并开发了相应的系列成型设备国内也有多家单位进展SLS的相关争论工作,如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型等,也取得了很多重大成果,如南京航空航天大学研制的RAP-1型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型开发的AFS—300激光快速成型的商品化设备选择性激光烧结是承受激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需外形的零件其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等SLS技术3D打印机的工作原理整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞〔送粉活塞〕上升,由铺粉辐将粉末在成型缸活塞〔工作活塞〕上均匀铺上一层,计算机依据原型的切片模型把握激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上粉把握激光束再扫描烧结层如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型最终,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至确定温度,可削减成型中的热变形,并利于层与层之间的结合SLS技术的特点与其它3D打印机技术相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料格外广泛从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料目前,可成功进展SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料由于SLS成型材料品种多、用料节约、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造简洁的支撑系统,所以SLS的应用越来越广泛总结SLS技术3D打印机技术中,金属粉末SLS技术是近年来人们争论的一个热点实现使用高熔点金属直接烧结成型零件,对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件,对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义展望将来,SLS形技术在金属材料领域中争论方向应当是单元体系金属零件烧结成型,多元合金材料零件的烧结成型,先进金属材料如金属纳米材料,非晶态金属合金等的激光烧结成型等,尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型此外,根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和构造梯度的零件我们信任,随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的把握,对各种金属材料最正确烧结参数的获得,以及专用的快速成型材料的消灭,SLS技术的争论和引用必将进入一个的境地LOM技术3D打印机的原理分层实体制造法〔LOMLaminatedObjectManufacturing〕,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,其成形原理如以下图,激光切割系统依据计算机提取的横截面轮廓线数据,将反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,然后再进展切割,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,还可以直接制造构造件或功能件Lom技术的特点该技术的特点是工作牢靠,模型支撑性好,本钱低,效率高缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空构造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;主要用途快速制造产品样件、模型或铸造用木模FDM技术3D打印机的原理熔积成型〔FDMFusedDepositionModeIing〕法,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1七〕,在计算机的把握下,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,进展下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件FDM技术的特点该技术污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形以以下图为FDM成形原理图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;主要用途塑料件、铸造用蜡模、样件或模型Ps目前国内常见的个人级3D打印机多用此技术除了上述4种最为生疏的技术外,还有很多技术也已经有用化,如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干预制造等这里就不做具体介绍〔其实是我也不太了解了嘻嘻〕3D打印机技术的优点制造快速3D打印机技术是并行工程中进展简洁原型或者零件制造的有效手段,能使产品设计和模具生产同步进展,从而提高企业研发效率,缩短产品设计周期,极大的降低了品开发的本钱及风险,对于外形尺寸较小,异形的产品尤其适用CAD/CAM技术的集成设计制造一体化始终来说是现在的一个难点,计算机关心工艺〔CAPP〕在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接,这也是制约制造业信息化始终以来的难点之一,而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,使得设计制造一体化的概念完善实现完全再现三维效果经过快速成型制造完成的零部件,完全真实的再现三维造型,无论外外表的异形曲面还是内腔的异形孔,都可以真实准确的完成造型,根本上不再需要再借助外部设备进展修复材料种类繁多到目前为止,各类3D打印机设备上所使用的材料种类有很多,树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末,根本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求制造显著的经济效益与传统机械加工方式比较,开发本钱上节约10倍以上,同样,快速成型技术缩短了企业的产品开发周期,使的在品开发过程中消灭反复修改设计方案的问题大大削减,也根本上消退了修改模具的问题,制造的经济效益是显而易见的应用行业领域广3D打印机技术经过这些年的进展,技术上已根本上形成了一套体系,同样,可应用的行业也渐渐扩大,从产品设计到模具设计与制造,材料工程、医学争论、文化艺术、建筑工程等等都渐渐的使用3D打印机技术,使得3D打印机技术有着宽阔的前景I3D打印机技术的市场应用不断提高3D打印技术的应用水平是推动这项技术进展的重点目前,3D打印技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用并且随着这一技术本身的进展,其应用领域将不断拓展3D打印技术的实际应用主要集中在以下几个方面产品设计领域在产品造型设计过程中的应用3D打印技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭的产品开发模式运用3D打印技术能够快速、直接、准确地将设计思想转化为具有确定功能的实物模型(样件),这不仅缩短了开发周期,而且降低了开发费用,也使企业在猛烈的市场竞争中占有先机建筑设计领域建筑模型的传统制作方式,渐渐无法满足高端设计工程的要求全数字复原不失真的立体呈现和风洞及相关测试的标准,现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建准确建筑模型来进展效果呈现与相关测试,3D打印技术所发挥的优势和无可比较的逼真效果为设计师所认同机械制造领域由于3D打印技术自身的特点,使得其在机械制造领域内,获得广泛的应用,多用于制造单件、小批量金属零件的制造有些特别简洁制件,由于只需单件生产,或少于50件的小批量,一般均可用3D打印技术直接进展成型,本钱低,周期短模具制造领域例如玩具制作等传统的模具制造领域,往往模具生产时间长,本钱高将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具制造的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指承受3D打印技术直接积存制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具医学领域在医学领域的应用近几年来,人们对3D打印技术在医学领域的应用争论较多以医学影像数据为根底,利用3D打印技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值文化艺术领域在文化艺术领域的应用,3D打印技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等航天技术领域在航空航天领域中,空气动力学地面模拟试验(即风洞试验)是设计性能先进的天地来回系统(即航天飞机)所必不行少的重要环节该试验中所用的模型外形简洁、精度要求高、又具有流线型特性,承受3D打印技术,依据CAD模型,由3D打印设备自动完成实体模型,能够很好的保证模型质量家电领域3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用,使很多家电企业走在了国内前列如广东的美的、华宝、科龙;江苏的春兰、小天鹅;青岛的海尔等,都先后承受3D打印技术来开发产品,收到了很好的效果3D打印技术的应用很广泛,可以信任,随着3D打印技术的不断成熟和完善,它将会在越来越多的领域得到推广和应用I3D打印机常见问题解答〔问题是我自己想的,自问自答假设您有什么问题需要解答的可以登陆我的网站进展提问〕3D打印机是万能的吗?答至少目前3D打印机并不是万能的,它的生产制品受到原料耗材的制约,假设材料学有突破的话它会更加完善3D打印时机取代传统制造吗?答目前看来不会,它可以转变传统制作过程中某些环节,使其更高效更节约本钱3D打印机能打印能直接打印出彩色吗?答专业级和生产级的3D打印机很多已经能够直接打印出有颜色的物品了,本人所知道的某些3D打印机能支持390000色的打印了个人级的3D打印机可以通过选择有色原料也可以制作单色的物品为什么3D打印机有几千块的也有几十万的?答3D打印机产品针对的市场不同分为个人级、专业级、生产级,构造和承受技术、耗材各不一样,所以价格差距很大什么是开源3D打印机?答开源是只某公司设计出一个产品,这个产品的核心技术对外免费开放,允许二次开发不存在技术专利开源3D打印机对这个行业的进展带来很大的帮助,通过爱好者对开源3D打印机的DIY争论,能使3D打印机技术更成熟,设备本钱更低如购置3D打印机需要留意那些产品参数?答1打印技术不同的打印技术直接影响到你能使用的耗材,从而打算了你的产品品质2托盘尺寸能制作多大的物件就要看这个托盘尺寸,一般来说最大支持的物件尺寸稍略小于托盘尺寸3成型速度3D打印机制作的快慢就看这个指标4细节精度3D打印机制作的物品是否精细除了设计3D模型以外这个指标也很关键〔可以通过3D打印机的层厚和壁厚指标来参考〕5支持的耗材不同的材料直接影响你制作出物品的质量,同时不同的耗材原料价格也差距很大。