文档介绍：深度揭秘神奇的 3D 打印技术 2015 年 10 月 3D 打印的概念早在几十年前就已提出。上世纪 70 年代,随着 3D 辅助设计的兴起,设计师能在电脑软件中看到虚拟的三维物体,但要将这些物体用粘土、木头或是金属做成模型却非常不易,可以用费时费力费钱来形容。 3D 打印的出现,使平面变成立体的过程一下简单了很多,设计师的任何改动都可在几个小时后或一夜之间重新打印出来,而不用花上几周时间等着工厂把新模型制造出来, 这样可以大大缩短制作周期、降低制作成本。而随着科技的不断进步, 更多材料的产品被打印出来,人们才发现原来还可以这么玩。《经济学人》杂志曾评价:“伟大发明所能带来的影响,在当时那个年代都是难以预测的, 1750 年的蒸汽机如此, 1450 年的印刷术如此, 1950 年的晶体管也是如此。而今,我们仍然无法预测, 3D 打印将在漫长的时光里如何改变这个世界。”何为 3D 打印技术? 3D 打印技术,又称三维打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。 3D打印的基本原理按照传统的制造技术,一般我们制造一个产品,是先构思产品的外观图, 计算出合适的尺寸。然后,通过机器,加工切割材料(钢材、木材等)的轮廓,这个过程原材料被机器的不断除去直至变成理想中的外观,被称为减材制造。而 3D 打印技术基于离散-堆积原理,在计算机上构建一个 3D 数字模型,这个 3D 打印模型可以通过扫描已经存在的实物获得。可以先用扫描仪将一个实物的外观完整的扫描成图像,然后通过计算机 CAD 软件对这些图像进行处理,形成一个完整的 3D 打印模型。通过计算机 CAD 软件将一个立体实物切分成一层一层的平面, 3D 打印机每打印出一层面就在高度上移动一段距离,这些平面叠加起来就形成了一个立体的实物了。这个过程产品的材料是不断增加的,称为增材制造。 3D 打印原理其实一点都不复杂,其运作原理和传统打印机工作原理基本相同,也是用喷头一点点“磨”出来的。只不过 3D 打印它的喷的不是墨水,而是树脂、塑性材料等。之后通过电脑控制利用 FDM 技术把打印材料一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。图示所用的是熔融沉积成型工艺。几种常见的 3D 打印技术?熔融沉积成型工艺( Fused Deposition Modeling , FDM )由 Scott Crump 于 1988 年发明,随后 Scott Crump 创立了 Stratasys 公司。 1992 年, Stratasys 公司推出了世界上第一台基于 FDM 技术的 3D 打印机——“ 3D 造型者( 3D Modeler )”。热熔性丝材(通常为 ABS 或 PLA 材料)先被缠绕在供料辊上,由步进电机驱动辊子旋转,丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。在供料辊和喷头之间有一导向套,导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。喷头的上方有电阻丝式加热器,在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态,然后通过挤出机把材料挤压到工作台上,材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。?选择性激光烧结工艺( Selective Laser Sintering , SLS ),该工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 于 1989 年在其硕士论文中提出的,随后 创立了 DTM 公司并于 1992 年发布了基于 SLS 技术的工业级商用 3D 打印机 Sinterstation 。选择性激光烧结加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面,数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点,从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚, 这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结,如此反复操作直接工件完全成型。?立体光固化成型工艺( Stereolithography Apparatus , SLA ),又称立体光刻成型。该工艺最早由 Charles 于 1984 年提出并获得美国国家专利,是最早发展起来的 3D 打印技术之一。液槽中会先盛满液态的光敏树脂,氦—镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描,这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。当一层树脂固化完毕后,工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液