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六种常见3D打印工艺及建模方法

   2020-04-06 网友投稿1
核心提示:今天AM之家收集了目前六种常见的3D打印工艺技术介绍,及相应的建模方法供大家参考学习。
  今天AM之家收集了目前六种常见的3D打印工艺技术介绍,及相应的建模方法供大家参考学习。内容来源互联网,仅供参考学习,非商用。

光固化成型(SLA)工艺

  以光敏树脂(利用液态光敏材料的特性)为加工材料,在计算机控制下,紫外激光束(紫外光波长:250nm~400nm)按各分层截面轮廓的轨迹进行逐点扫描,被扫描区内的树脂薄层产生光聚合反应后固化,形成制件的一个薄层截面(由点到线、由线到面)。

  每一层固化完毕之后,工作平台移动一个层厚的高度,然后在之前固化的树脂表面再铺上一层新的光敏树脂以便进行循环扫描和固化。如此反复,每形成新的一层均粘附到前一层上,直到完成零件的制作。进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

选择性激光烧结(SLS)工艺

  采用高能红外激光作能源,按照计算机输出的产品模型的分层轮廓,在选择区域内扫描和熔融工作台上已均匀铺层的粉末材料,处于扫描区域内的粉末被激光束熔融后,形成一层烧结层。

  逐层烧结后,再去掉多余的粉末即获得产品原型。(是利用低熔点金属或粘结剂的熔化将高熔点的金属或非金属粉末粘结在一起)

  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十分广泛。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,可成功进行SLS成型加工的材料有:石蜡、高分子材料(PC,尼龙,PE,PP等)、金属、陶瓷粉末、复合粉末材料。

选择性激光熔化(SLM)工艺

  利用激光的高能光束对材料有选择地扫描,使金属粉末吸收能量后温度快速升高,发生熔化并接着进行快速固化,实现对金属粉末材料的激光加工。

  发展于SLS工艺,只是在激光器与粉末原材料的使用上不同,采用金属材料,将金属粉末完全熔化融合,激光功率高于SLS技术。

分层实体制造(LOM)工艺

  采用薄片材料(如纸片、塑料薄膜或复合材料),用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,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,一层层地切割、粘合,最终形成三维工件。原理可参考中国的千层底布鞋,都是分层叠加获得产品的过程。

熔融沉积制造(FDM)工艺

  采用热熔喷头装置,使得熔融状态的塑料丝,在计算机的控制下,按模型分层数据控制的路径从喷头挤出,并在指定的位置沉积和凝固成型,逐层沉积和凝固,从而完成整个零件的加工过程。

  是最早实现的开源3D打印技术,用户普及率高,应用范围很广。成品的表面质量上表面好于下表面、水平面好于垂直面、垂直面好于斜面;强度在水平方向强于垂直方向;垂直高度越高则成型时间越长。

  市面上最常见的3D打印机就是FDM工艺的3D打印机

三维印刷成型(3DP)工艺

  首先在工作仓中均匀地铺粉,再用喷头按指定路径将液态的粘结剂喷涂在粉层上的指定区域,随着工作仓的下降逐层铺粉并喷涂粘结剂,待粘结剂固化后,除去多余的粉末材料,即可得到所需的产品原型。

  3DP工艺可分为三种:粉末粘结3DP工艺、喷墨光固化3DP工艺、粉末粘结与喷墨光固化复合3DP工艺。

  3DP成型速度快,成型材料种类多,适合做桌面型的快速成型设备,且成型过程不需要支撑,多余粉末的去除比较方便,特别适合于做内腔复杂的原型,所以3DP技术在建筑业,游戏业,玩具和艺术行业等都有广泛的应用。

3D打印技术对其成型材料的要求一般有以下几点:

  1.适应逐层累加方式的3D打印建造模式。

  2.在各种3D打印的建造方式下能快速实现层内建造及层间连接。

  3.制造的原型零件具有一定尺寸精度、表面质量和尺寸稳定性。

  4.制造的原型零件具有一定力学性能及性能稳定性或组织性能,且无毒、无污染。

  5.应该有利于后续处理工艺。


3D打印技术

各打印工艺的部分打印材料

三维建模的方法:

  (1)正向设计根据设计者的数据、草图、照片、工程图纸(二维)等信息在计算机上利用CAD软件构建三维模型。常用软件:UG、Pro/E、、3DSMAX、Solidworks

  (2)逆向设计对已有产品(样品或模型)进行三维扫描或自动测量,再由计算机生成三维模型。常见的三维扫描仪品牌有:Steinbichler、Gom、Breuckmann、Artec3d(德国),中国有shining 3d。常用软件:UG、CopyCAD、PolyWorks

  (3)算法建模以一个过程和相应的控制参数,用分形几何来描述这些不规则的几何形体及自然景物的建模。


3D打印建模
建模软件介绍

  想要实现打印则必须将文件转化为STL的格式,上述软件几乎所有都内置转化功能。

  SLT文件实质是用多个三角形面片来描述模型。因此只能是近似描述,存在公差。公差小则三角形面片多,描述精确但文件大,打印机可能无法处理。

  因此精度的选择要合适。文件有二进制和ASCII码两种形式,二进制内存比较小。
 
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