七夕來點乾貨！40張高清動圖秒懂神奇的3D列印

2020-09-05 OKidea好智力

本文主要介紹SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大技術，以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D列印原理。



1. SLA（StereoLithography）
SLA雷射固化成型技術，指利用紫外光照射液態光敏樹脂發生聚合反應，來逐層固化並生成三維實體的成型方式，SLA製備的工件尺度精度高，是商業化的最早3D列印技術。


以下是SLA工藝工程：

↑↑紫外雷射源↑↑

↑↑光固化反應↑↑

↑↑逐層掃描成型↑↑


2. CLIP


CLIP即連續液體界面提取技術，是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發的具有革命性的3D列印技術，將3D列印的速度提高了100倍！


CLIP從底部投影，使光敏樹脂固化，不需要固化的部分通過控制氧氣，形成死區，抑制光固化反應而保持穩定的液態區域，這樣就保證了固化的連續性。


↑↑光固化反應↑↑

↑↑氧氣抑制光固化過程↑↑

↑↑光固化死區演示↑↑

↑↑CLIP成型過程↑↑


3. 3DP（Three-DimensionalPrinting）


3DP即三維列印快速成型技術，其與傳統二維噴墨列印接近，從噴頭噴出粘結劑（彩色粘結劑可以列印出彩色製件），將平臺上的粉末粘結成型，通常用採用石膏粉作為成型材料。3DP技術目前主要應用有兩個：全彩3D列印及砂模鑄造。


以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程：


↑↑粘結劑噴射↑↑

↑↑加熱固化↑↑

↑↑列印成型↑↑

↑↑鑄造成型↑↑


4. PolyJet


PolyJet即聚合物噴射技術，其成型原理類似3DP技術，但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂，噴射完成後通過紫外光照射固化成型。


↑↑PolyJet成型原理↑↑


PolyJet採用陣列式噴頭，甚至可以同時噴射不同材料，實現多種材料、多色材料同時列印。


↑↑陣列噴頭工作過程↑↑

↑↑PolyJet列印過程↑↑


5. FDM（FusedDeposition Modeling）


FDM即熔融層積技術，利用高溫將材料熔化，通過列印頭擠出成細絲，在構件平臺堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D列印技術，通常應用於桌面級3D列印設備。


以下是FDM技術的工作原理：


↑↑模型處理↑↑

↑↑耗材擠出成型↑↑

↑↑逐層列印過程↑↑

↑↑去除支撐↑↑

↑↑表面處理↑↑


金屬3D列印技術可以直接用於金屬零件的快速成型製造，具有廣闊的工業應用前景，是國內外重點發展的3D列印技術，下面跟大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D列印原理。
6. NPJ（Nano Particle Jetting）
NPJ技術是以色列公司Xjet開發出的金屬3D列印成型技術，與普通的雷射3D列印成型相比，其使用的是納米液態金屬，以噴墨的方式沉積成型，列印速度比普通雷射列印快5倍，且具有優異的精度和表面粗糙度。
以下是Xjet設備工作過程：

↑↑金屬顆粒細化↑↑

↑↑金屬顆粒分布在液滴中↑↑

↑↑液滴噴射成型過程↑↑

↑↑液相排出過程↑↑

↑↑燒結後的製件↑↑


7. SLM（Selective Laser Melting）


SLM即選區雷射熔化成型技術，是目前金屬3D列印成型中最普遍的技術，採用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末，直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件，得到的製作緻密度可達99%以上。


雷射振鏡系統是SLM的關鍵技術之一，以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖：


↑↑雷射發射↑↑

↑↑雷射傳輸↑↑

↑↑掃描振鏡↑↑

↑↑雷射掃描熔化↑↑

↑↑金屬粉末熔化過程↑↑


金屬3D列印過程中，由於製件通常較複雜，需要列印支撐材料，製件完成後需要去除支撐，並對製件的表面進行處理。

↑↑取出製件↑↑

↑↑去除支撐 ↑↑

↑↑後處理↑↑


8. SLS（Selective Laser Sintering）


SLS即選區雷射燒結成型技術，與SLM技術類似，區別是雷射功率不同，通常用於高分子聚合物的3D列印成型。


以下是SLS製備塑料製件的過程：


↑↑模型分層切片↑↑

↑↑製件的取出↑↑

↑↑後處理↑↑


SLS也可用於製造金屬或陶瓷零件，但所得到的製件緻密度低，且需要經過後期緻密化處理才能使用。

↑↑SLS製造金屬零件↑↑

9. LMD（Laser Metal Deposition）


LMD即雷射熔覆成型技術，該技術名稱繁多，不同的研究機構獨立研究並獨立命名，常用的名稱包括：LENS, DMD, DLF, LRF等，與SLM最大不同在於，其粉末通過噴嘴聚集到工作檯面，與雷射匯於一點，粉末熔化冷卻後獲得堆積的熔覆實體。


以下是LENS技術的工作過程：


↑↑同軸送粉↑↑

↑↑構建過程↑↑


10. EBM（Electron Beam Melting）


EBM即電子束熔化技術，其工藝過程與SLM非常相似，區別在於，EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的雷射輸出功率大一個數量級，掃描速度也遠高於SLM，因此EBM在構建過程中，需要對造型臺整體進行預熱，防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘餘應力。


以下是EBM工作過程：


↑↑整體預熱↑↑

↑↑成型過程↑↑

↑↑熔化過程中粉末的變化↑↑

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