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隨著3D打印的普及,3D打印可應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,各種3D打印技術(shù)和打印材料也被相繼開發(fā)出來。就國內(nèi)大多數(shù)公司而言,主流的三種3D打印機用的打印技術(shù)是DLP(數(shù)字光處理)、FDM(熔融堆積成型技術(shù))和SLA(激光掃描立體成型技術(shù))。下面介紹一下這三種技術(shù)的原理和各自的優(yōu)劣勢。
一. FDM技術(shù)(熔融堆積成型技術(shù))
FDM是最常用的3D打印技術(shù),也是最早普及公眾的3D打印技術(shù),因為它易于使用且不需要太多的后處理工序,受到不少模型愛好者及工業(yè)設(shè)計師的青睞。FDM使用的材料是線狀繞在料盤上并置于打印機上,線材的直徑恒定為1.75mm或2.85mm,有的能達到3mm。FDM的打印工藝是通過加熱噴嘴,利用擠出電機齒輪帶動線材擠出熔融打印,加熱噴嘴通常安裝在運動系統(tǒng),以此來實現(xiàn)其運動并構(gòu)建成型區(qū)域。噴嘴通過高溫加熱將線材熔化堆積在打印平臺上,在出絲的瞬間冷卻并固化以形成層。然后打印底板向下移動再進行另一層的打印,重復(fù)該過程直到形成完整的模型。
優(yōu)勢:
1. FDM桌面級3D打印機是辦公環(huán)境的理想選擇,此類設(shè)備易于操作與維護,并且打印過程不需要其他器材的輔助。
2. 耗材單一,都以線的方式存在,這些耗材價格相對便宜,耗材使用方便,并且可以長時間儲存。
3. 多材料類型支持,F(xiàn)DM打印工藝所使用的耗材形式雖然單一,但材質(zhì)是多樣式的,主流使用的例如水溶性支撐材料,ABS、PA、PC、TPU等都能通過FDM設(shè)備打印產(chǎn)品?,F(xiàn)在很多食材比如巧克力也都會使用FDM打印機進行打印做造型。
4. 打印成型尺寸大。
劣勢:
1. 由于工藝打印的問題,通常FDM打印出來的東西表面都會有一種叫層紋的情況出現(xiàn)。
2. 層與層之間的粘合力,會在一定程度上影響打印件的截面機械強度(層與層之間粘合度間隙大相對會脆很多)。
3. FDM設(shè)備機械運動結(jié)構(gòu)較多,出現(xiàn)機械問題,入門新手用戶難以解決處理。
二.DLP技術(shù)(數(shù)字光處理)
DLP是"Digital Light Processing"的縮寫,即為數(shù)字光處理。具體來說就是先把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理,然后再把光投影出來。它是基于TI(美國德州儀器)公司開發(fā)的數(shù)字微鏡元件——DMD(Digital Micromirror Device)來完成可視數(shù)字信息顯示的技術(shù)。說得具體點,就是DLP投影技術(shù)應(yīng)用了數(shù)字微鏡晶片來作為主要關(guān)鍵處理元件以實現(xiàn)數(shù)字光學(xué)處理過程。
優(yōu)勢:
1. 精度高。DLP目前市場的最高精度可達0.025mm。其在材料屬性、細節(jié)和表面光潔度方面可以匹敵注塑成型的耐用塑料部件。
2. 速度快。由于每次投射直接成型一個面,工件的長度(X軸長度)和寬度(Y軸長度)尺寸并不影響成型速度,成型速度僅受工件高度(Z軸長度)的影響。
3. 造價低。由于無需激光頭發(fā)射激光來固化成型,僅使用成本極低的燈泡進行照射即可滿足成型要求。整個系統(tǒng)沒有噴射部件,所以沒有傳統(tǒng)成型系統(tǒng)噴頭堵塞的問題,使得維護成本大大降低。
4. 開源。成本更低,質(zhì)量更高。
劣勢:
1. 需要設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)。
2. 樹脂材料較貴,但成型后強度、剛度、耐熱性都有限,不利于長時間保存。
3. 由于材料是樹脂,溫度過高會熔化,工作溫度不能超過100℃。且固化后較脆,易斷裂,可加工性不好。
三.SLA(激光掃描立體成型技術(shù))
桌面級SLA打印技術(shù)以樹脂料槽、打印平臺、激光發(fā)射器三大部件組成。打印時,將樹脂材料倒進樹脂槽中,平臺下降至料槽中,激光發(fā)射器會根據(jù)切片層的形狀通過激光振鏡對料槽中的樹脂進行輪廓掃描固化,一層一層上升,得到精細的三維立體模型。SLA成型工藝的激光掃描速度可達5M/S。
優(yōu)勢:
1. 打印精度高,成型速度快。
2. 機器性能高,自動進料技術(shù)含量高,層與層之間成型結(jié)合穩(wěn)定。
3. 支持不同樹脂材料。
劣勢:
1. 相對FDM及DLP設(shè)備來說,設(shè)備價格較高且維護成本也高。
2. 調(diào)試難度高,保養(yǎng)維護設(shè)備頻繁。
3. 樹脂耗材需使用特定波長耗材,耗材價格高。
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