完整圖文介紹3D印表機原理!

2020-12-22 機械工程師筆記

即使都稱為3D印表機,其原理也有所不同。個人3D印表機的主要方法是熱熔層壓(FDM)。它是一種在固化的同時堆疊熔融樹脂的類型。選擇3D印表機時,有必要了解存在哪種成型方法,而不僅是「針對個人」和「針對企業」。以下五種是主要方法。

熱熔層壓法、光固化法、噴墨法、粉末石膏成型、粉末燒結成型

每種材料的特性都不同,建模精度(清潔度)也不同:

熱熔層壓方法

熱熔層壓法是個人3D印表機的主流方法。 也稱為 FDM 方法,於 1980 年末由 Stratesys 公司獲得專利。 2009 年專利到期後,高價格才被打破,並應用於個人 3D 印表機。成捲軸的樹脂由噴嘴尖端的加熱器"加熱"、"熔化"和"擠出"形成。

使用的樹脂是"熱塑性樹脂",當添加熱量時,如ABS或PLA。它熔化。ABS 樹脂代表丙烯三烯 (A) 丁二烯 (B) 苯乙烯 (S) 的首字母縮寫,是一般產品中常用的樹脂。 因為它是具有強度的樹脂,它可用於施加力的樹脂。在某些情況下,需要支撐材料,以防止形狀在成型過程中坍塌。 支持材料包括 PLA 和 PVA(聚乙烯醇)。 由於PVA是一種溶於水的物質,因此在成型後易於拆卸。

熱熔層壓方法有多種類型,可以使用多種材料,在這種情況下,噴嘴為 2 或 3。多個噴嘴允許使用兩種或兩種以上的材料和顏色創建成型材料,並使用"支持材料"創建成型材料。

將樹脂和支撐材料從噴嘴尖端擠出,如下圖所示。 噴嘴加熱器溶解樹脂,將樹脂擠出一層。 如果可以塑造第一層,則表將向下移動一層。 此距離稱為層壓間距。

不能使比層壓間距更精細的形狀。 在需要精度時,請使用層壓間距為精細的 3D 印表機,或使用用於光學建模等業務的 3D 印表機。

光固化

光建模是最古老的建模方法,也是 3D 印表機的起源。當紫外線照射時,紫外線雷射被固化為一種液體環氧樹脂,當應用紫外線時,它變硬了。

將液體光固化樹脂作為材料放入罐中,固化第一層。 固化的層壓表面向下移動一步,以類似相同的方式固化下一層。 因此,我們將疊加多層,以完成所需的成型產品。

1.將紫外線雷射應用於X和Y方向,同時將樹脂固定在成型階段的表面。

2.完成第一層後,將層壓間距分樣階段降低到Z方向以固化第二層。

3.完成成型產品,同時重複相同的操作。

使用的材料:

光學成型中使用的材料是環氧樹脂和丙烯酸樹脂。由於環氧樹脂在陽光照射下變質,因此不適合長期使用或施加力。丙烯酸樹脂是脆弱和脆弱的,因此不適合那些需要力力和耐久性的環氧樹脂。

特點:

比較傳統的成型方法,在製造中經常使用,精度適合複雜形狀,用作演示和設計確認模型等,用作真空鑄造和樹脂類型的主模型。

噴墨方法

噴墨方法是一種注射和列印液體樹脂的方法,就像在紙上列印的噴墨印表機一樣。

1. 當噴墨頭沿 X 和 Y 方向移動時,樹脂和支持材料將注入。

2. 注入樹脂後,將表面切割成輥切割機指定的一層厚度。

3.完成第一層後,將層壓間距分樣階段降低到Z方向以固化第二層。

4.完成成型產品,同時重複相同的行為。

使用的材料

噴墨方法中使用的材料包括 ABS 樹脂近似的 ABS、PP 和橡膠等。如果有多個噴嘴,則可以創建這些材料的組合。

特點:

可以快速創建複雜和精細的成型產品。

造型物體的表面是光滑美觀。

支撐材料可通過溶液輕鬆去除。

粉末石膏成型

粉末石膏成型是一種用雷射或粘合劑將粉末作為材料放在造型臺上的方法。在 3D 印表機中,成型速度最快,可以創建精細的成型產品。 此外,因為它可以著色與墨水,它是有用的建模模型和人像,因為它可以創建全彩的造型。

1. 滾子在造型階段鋪上一層粉末。

2.從噴墨頭注入粘合材料以硬化。

3.完成第一層後,沿Z方向降低層壓間距分樣階段。

4.完成成型產品,同時重複相同的行為。

使用的材料:

粉末石膏成型中使用的材料是石膏。 石膏有材料成本低的優點,但強度弱,脆性強。

特點:

可以快速創建複雜和精細的成型產品。

不需要支撐材料。

可以彩色列印。

由於石膏,強度較弱。

粉末燒結成型(Selective Laser Sintering)

粉末燒結成型是一種成型方法,將金屬和樹脂粉末鋪在造型臺上,然後用雷射熔化和燒結( 凝固)。 由於材料是粉末,因此可以創建複雜的形狀,但表面會變得粗糙。

1. 使用輥子在成型階段放置一層粉末。

2.用紫外線雷射固定第一層。3. 完成第一層後,沿Z方向降低層壓間距分樣階段。

4.完成成型產品,同時重複相同的操作。

使用的材料:

粉末燒結成型中使用的材料是尼龍、銅、鈦和陶瓷等粉末材料。

特點:

各種材料,如金屬和樹脂,可以使用。不需要支持材料。

以上內容,基本涵蓋了市面上所有的印表機原理。怎麼樣,你學到了嗎?如果你感興趣,歡迎訂閱、留言!

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