三文打印被官方简洁定义[4]为:“基于三文模型数据,通常采用与减式制造技术相反的逐层叠加方式,结合材料来生产物品的过程”(The process of joining materials to make objects from 三文 model data,usually layer upon layer,as opposed to subtractive manufacturing technologies)。
1.3.2     三文打印技术的主要工艺
三文打印技术自诞生以来,已经发展了十几种新工艺(详见表1.1)。这些工艺的区别在于使用的材料,以及逐层制造时成层的方式不同。三文打印的“墨水”有熔化或软化可塑性材料,液体材料以及金属粉末[5]。每种技术都有各自的优缺点,一般来说选择一种工艺主要考虑的方面有打印的速度,材料,成本,以及工业或其他专业的特殊需求。
表1.1  三文打印工艺及其基本材料
累积技术    基本材料
选择性激光烧结(SLS)    热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末
直接金属激光烧结(DMLS)    几乎任何合金
熔融沉积式(FDM)    热塑性塑料,共晶系统金属、可食用材料
光固化成型(SLA)    光硬化树脂
数字光处理(DLP)    液态树脂
熔丝制造(FFF)    聚乳酸、ABS树脂
融化压模式(MEM)    金属线、塑料线
分层实体制造(LOM)    纸、金属膜、塑料薄膜
电子束熔化成型(EBM)    钛合金
选择性热烧结(SHS)    热塑性粉末
粉末层喷头三文打印(PP)    石膏
目前较为成熟并用于商业用途的三文打印工艺有:光固化立体成型,选择性激光烧结,和熔融沉积成型和分层实体制造。
(1)光固化立体成形(SLA)
光固化立体成形技术,又称立体光刻。它的成形材料为液态光硬化树脂。打印过程是通过计算机控制喷嘴喷出材料铺成截面,再用紫外激光扫描指定区域,将扫描区域的光敏树脂逐层固化。打印出的试件类似蜡模。
光固化材料三文打印机与粘结材料三文打印机相比,减少了粉末材料系统,在喷头处增加了紫外光发射装置,总体结构进行了简化。由于需要打印支撑材料,喷头数量至少为2个。
(2)选择性激光烧结(Selective Laser Sintering ,SLS)
SLS的成型原理与SLA类似,主要区别在于使用的材料不同在于所用材料。SLS往往被用来加工传统切削技术难以加工的高强度零件,比如将高熔点金属直接烧结成型零件。
(3)熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling ,FDM)
成形材料一般为固体丝状工程塑料,通过空间移动的喷头喷射,其喷射过程与光固化材料三文打印类似,不过采用的是热塑性塑料,而非紫外光照射固化的环节。
熔融材料三文打印机有材料输送系统、成型系统、运动控制系统、温度控制系统。没有粉末材料系统和紫外光发射装置,但喷头设有温控装置,用于将材料融化打印成型。
(4)分层实体制造(Laminated object manufacturing,LOM)
成型材料为纸、陶瓷箔、金属箔等,箔的单面涂上热熔胶,加热后材料就会粘接在一起。接着,上方的激光器按照CAD模型分层数据,用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓。然后再铺上新的一层箔材,通过热压装置将其与下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割。
由于受到材料限制,性能一直没有提高,该技术面临淘汰。
1.3.3     金属三文打印技术
有些三文打印技术所用的材料为金属材料,可以制造金属零件,被称为金属三文打印。引信内有许多构件是金属材料,因此有必要特别介绍一下金属三文打印技术。金属三文打印的方法分为直接法和间接法
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