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2021/10/14
《3D列印養成術 二》3D列印的七大技術原理與優缺點
3D列印有多少技術種類?來到第二集的
《3D列印養成術 二》
,給你秀出7種主要的3D列印技術種類!只要掌握好這集大補帖,新手也能成為3D列印技術達人!
回顧
《3D列印養成術 一》什麼是3D列印?必修基礎大補帖!
1. 光固化(Vat Polymerization)
以光敏
樹脂
為主要材料,通過光照來使樹脂硬化並聚合成型,這種光照技術分為雷射光束(SLA)、投影光照(DLP)、連續DLP(CDLP)。SLA通過使用紫外線(UV)雷射光束,逐層固化
樹脂
來創造3D物體;DLP與SLA類似,但DLP使用數位投影,以一次性的繪製一整層圖像來成型;CDLP則與DLP相似,但依靠構建板Z軸的連續向上運動來成型。所有的光固化技術都有利於生產精細和光滑的成品表面,是
珠寶
和醫療用具的理想選擇。
優點︰
成品表面光滑,幾乎沒有堆疊紋路
適合複雜、精細的零件
具封閉性和整體性的設備易於操作
缺點︰
樹脂刺鼻及易燃,操作時必須注意防護措施
通常需要支撐結構,
後處理
比較耗時
樹脂具黏性,環境清潔不可少
對紫外線敏感
2. 材料擠出成型(Material Extrusion)
以熱塑性塑料為材料,通過加熱的噴頭噴出熱融的塑料,再逐層擠壓到構建板上,最終堆疊成型。最被廣泛使用的熱熔堆疊(FDM),便屬於這種3D列印技術。
優點︰
列印迅速,成本較低
熱塑性塑料很常見,選擇性豐富
不須額外的清潔設備,容易維持環境整潔
缺點︰
表面較粗糙,通常有明顯的堆疊紋路
通常需要
支撐
精度有限
列印品質會影響成品的物理強度
3. 粉末床融合成型(Powder Bed Fusion)
以粉末聚合物(塑料或
金屬粉末
顆粒)為3D列印的原料,通過雷射等高能量進行加熱、融化、固化。常見技術為選擇性雷射燒結(SLS)、電子束熔化(EBM)和多射流融合(MJF);而金屬3D列印的選擇性雷射熔化(SLM)和直接金屬雷射燒結(DMLS),也是使用
粉末床融合
技術來選擇性地結合金屬粉末顆粒。
優點︰
成品表面呈霧面而細緻的磨砂質感
成品堅固
可列印複雜的
幾何形狀
不需要
支撐
結構
缺點︰
生產時間較長
成本較高(機器、材料、操作)
4. 材料噴射成型(Material Jetting)
這是一面噴出液態成型的材料,一面使用光照或熱能來進行固化成型的技術。納米顆粒噴射(NPJ)和按需噴射(DOD)是另外兩種類型的材料噴射。
優點︰
模型逼真
細節精緻
具高精度
成品表面光滑
缺點︰
成本高
機械性能具脆性
5. 黏合劑噴射成型(Binder Jetting)
以黏合劑噴射至粉末上結合成型後,降低成型平台,把新的一層
粉末
鋪平粉末床後,重複噴射工序,逐層固化並可同時混入墨水,印製成彩色成品。
優點︰
全彩
選擇
不需要
支撐
結構
無
翹曲
或收縮問題
材料廣泛
缺點︰
零件強度低
比材料噴射的精度低
6. 指向性能量沉積成型(Direct Energy Deposition)
以
金屬粉末
或金屬絲進行雷射熔融,通過在沉積時熔化粉末進行成型。雷射近淨成型(LENS)和電子束增材製造(EBAM)也屬於這一類別技術。
優點︰
零件堅固
可產生較大型的零件
材料廣泛
缺點︰
成本高
成品表面光滑度較差
7. 板層壓成型(Sheet Lamination)
將單片材料切割成形,堆疊並壓合在一起成型。有幾種類型的壓合技術︰黏合、超聲波焊接或釺焊。
優點︰
工序迅速
成本低
無需
支撐
結構
多層材料
缺點︰
需要後處理
可用材料有限
成品表面可能會有所不同
以下的樹形圖,可簡單概括增材製造技術的整體格局︰
如何選擇正確的3D列印技術?
要為特定的零件選擇最好的
3D列印
技術,也許是很困難的事,因為每種模型、零件通常會有不止一種適合的3D列印技術,而每種技術都會在成本和產量上產生細微的變化。一般來說,我們需要考慮3個關鍵因素︰
1. 材料性能:強度、硬度、衝擊強度等。
2. 功能和視覺設計要求:表面光滑、強度、耐熱性等。
3. 3D列印過程的技術能力:精度、構建尺寸等。
回顧
《3D列印養成術 一》
什麼是3D列印?必修基礎大補帖!
的基礎知識,再加上這一集的技術大集合,你對3D列印有更清晰的概念了嗎?歡迎來到DiMan的
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雷射粉末燒結
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