一、3D列印介紹
3D列印即快速成型技術的一種,是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
二、3D列印應用
3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,後逐漸用於一些產品的直接製造,在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍枝以及其他領域都有所應用。
三、3D列印分類:
常用技術分類:
FDM:融化來沉積成型,主要材料ABS
SLA:光固化成型,主要材料光敏樹脂
DLP:數字光處理成型,主要材料光敏樹脂
FDM機器普遍比較便宜,在列印尺寸上沒有太多限制。因此FDM 3D印表機在市場數量上佔據了絕對優勢。但是它列印精度不高(最高精度只能為0.1mm),只能滿足用戶的DIY需求。
DLP和SLA使用的耗材都是光固化樹脂,可以廣泛用於工業用途。光固化技術製作相比FDM技術,使用光固化技術製作的3D列印件精度更高、速度更快 。SLA和DLP都是光固化3D印表機,但是SLA是線光源,DLP是面光源,所以面光源對圖像信號輸出的解析度上有要求,SLA對這塊沒有特別硬性的要求。
常用種類分類:
工業級一般用X86的,劣勢為成本非常高;
桌面型根據性能的高低需求可以用IMX6或者4412,4418,低性能的單片機這種也可以滿足。
四、3D列印過程
先通過計算機建模,然後通過SD卡或者USB優盤把它拷貝到3D印表機中,進行列印設置後,印表機就可以把它們列印出來,3D印表機的工作原理和傳統印表機基本一樣,都是由控制組件、機械組件、列印頭。耗材和介質等架構組成的,列印原理是一樣的。3D印表機主要是在列印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型,然後再進行列印輸出。
五、3D列印好處
以3D列印鞋底為例,與傳統的鞋底製造相比,3D列印有以下的優勢:
不受模具的限制:
模具製造產品從開發到生產的流程
3D列印開發到生產的流程
一款全碼的鞋(34-44碼),每個碼都需要一對模具。這些模具通常每年都會報廢或更換,而3D列印鞋底可以省去磨具設計、製造、調整的環節,直接設計然後批量生產。
不受銷量的限制:一款運動鞋產品需要長時間存在於市場,銷量達到一定數量(通常是10萬雙)才能回收成本,做下一個產品的迭代。而3D列印則不受銷量的限制,成本一直維持在相同的水平。
3D列印在生產結構複雜的鞋底時更具優勢,運動鞋的生產注重設計感和創新性,3D列印能大大增加運動鞋底設計、創造的可能性,做出傳統模具難以完成的產品。
六、3D列印控制系統
計算機:作為上位機設計端,用於對集成有ARM微控制器的核心控制板進行初始化配置,並且將列印實物的三維模型通過切片軟體處理並生成指令,再將其存入數據存儲模塊中。
ARM控制器的核心控制板:用於讀取數據存儲模塊中指令,指令中包含有運動軌跡規劃和運動控制的信息,並對所述指令進行解析,生成對應的控制指令,控制3D印表機工作。
伺服電機驅動模塊:用於控制3D印表機的軸向電機和送料機的轉動精度;
溫度控制模塊:控制溫度對材料進行固化成型。
液晶顯示器:MIPI屏幕,用於顯示所述3D印表機的工作菜單以及接收用戶的選擇指令,並將所述選擇指令發送至集成有ARM微控制器的核心控制板;
紫外線投影機:HDMI接口輸出一個高清的解析度視頻圖像信號,然後把視頻通過一個光學儀器將視頻以紫外線的方式對光敏的液態樹脂進行照射,使光敏樹脂固化成相應的形狀;同時通過USB接口來控制投影光機射出的紫外線強度和紫外線投影光機的開關,同時紫外線光機也會把光機實時的紫外線光強值回傳給ARM,做閉環控制。總結來說為USB信號控制了紫外線投影機,HDMI信號同時也會輸出高清解析度圖像給紫外線投影機。
七、ARM處理器推薦
FET3399-C核心板基於瑞芯微公司的RK3399處理器設計。
具備兩個Cortex-A72內核,主頻1.8GHZ;四個Cortex-A53內核,主頻1.4GHZ;
具備多種顯示接口,包括HDMI2.0,MIPI DSI,EDP1.3,DP1.2;最大解析度達4K,支持雙屏同顯,雙屏異顯;
提供多種外設接口,PCIE,USB3.0,UART,IIC,SPI等;