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　　什么是3D打印?

　　提及3D打印，多數(shù)人可能知道又可能不知道，這種似是而非的模糊感，使得3D打印蒙上了一層神秘面紗。其實(shí)3D打印這個(gè)詞，分開來(lái)看比合在一起要更親民些。

　　對(duì)于3D電影，大家肯定是不陌生的。最?yuàn)蕵坊?D推廣應(yīng)該就是3D電影了，帶上眼鏡，感覺整個(gè)人身臨其境了。3D即三維，通俗的來(lái)說(shuō)就是立體。點(diǎn)是一維，線、面是兩維，體(比如圓柱體)是三維。打印大家都知道，就是指把電腦或其他電子設(shè)備中的文字或圖片等可見數(shù)據(jù)，通過(guò)打印機(jī)等輸出在紙張等記錄物上。我們的試卷就是打印的成品。

　　1)3D打印名詞解釋

　　3D打印，望文生義就是打印立體的東西，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō)，3D打印(3DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。

　　2)3D打印和普通打印的區(qū)別

　　那么3D打印跟普通的打印有什么關(guān)系呢?

　　“3D打印”的名稱源于其使用噴墨打印機(jī)噴嘴的方法。與一般打印機(jī)一樣，3D打印機(jī)也是使用噴嘴制作截面形狀，有從噴嘴直接噴射立體模型材料(光硬化性樹脂、蠟)，以及噴射粘合劑使粉末材料固化這兩種方法。

　　3)3D打印的物品是什么樣的?

　　咬文嚼字這么多，易制小編隨手給大家找了幾件3D打印的實(shí)物方便大家直觀的理解。

　　這些東西只是3D技術(shù)應(yīng)用的連冰山一小角。3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域十分寬泛，它涉及艦艇、航天科技、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、房屋建筑、汽車行業(yè)、電子行業(yè)、食品等諸多行業(yè)，甚至毫不客氣地說(shuō)，只有想不到?jīng)]有做不到，它能讓創(chuàng)意漫天風(fēng)舞，讓夢(mèng)想落地生根。<<<點(diǎn)擊查看更多3D打印應(yīng)用案例

　　3D打印技術(shù)有哪些?它們有什么區(qū)別?

　　接下來(lái)，易制小編摸石頭過(guò)河的方式，搜集并整理了主要的幾種3D打印技術(shù)比較如下。

　　1)什么是3D打印技術(shù)之FDM

　　【FDM技術(shù)原理】

　　該技術(shù)是快速原型工藝是一種，是目前市場(chǎng)常見的一種3D成型技術(shù)，不依靠激光作為成型能源而將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC 等)加熱熔化進(jìn)而堆積成型方法，簡(jiǎn)稱FDM。絲狀材料選擇性熔覆的原理如下：加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息，作X-Y 平面運(yùn)動(dòng)，熱塑性絲狀材料由供絲機(jī)構(gòu)送至熱熔噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài)，然后被擠壓出來(lái)，有選擇性的涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm 厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后作臺(tái)下降一定高度，再進(jìn)行下一層的熔覆，好像一層層"畫出"截面輪廓，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品零件。

　　【FDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)】

　　(1)成本低。熔融沉積造型技術(shù)用液化器代替了激光器，設(shè)備費(fèi)用低;另外原 材料的利用效率高且沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的污染，使得成型成本大大降低。

　　(2)采用水溶性支撐材料，使得去除支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，可快速構(gòu)建復(fù)雜的內(nèi)腔、中空零件以及一次成型的裝配結(jié)構(gòu)件。

　　(3)原材料以材料卷得的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。

　　(4)可選多種材料，如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及ABS等。

　　(5)原材料在成型過(guò)程中無(wú)化學(xué)變化，制件的翹曲變形小。

　　【FDM技術(shù)的缺點(diǎn)】

　　(1)原型的表面有較明顯的條紋，成型精度相對(duì)的SLA 工藝較低。

　　(2)沿著成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較強(qiáng)。

　　(3)需要設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)。

　　(4)需要對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間較長(zhǎng)。

　　(5)原材料價(jià)格昂貴。

　　2)什么是3D打印技術(shù)之SLS

　　【SLS技術(shù)原理】

　　該技術(shù)采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度，控制系統(tǒng)控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升到熔化點(diǎn)，進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。一層完成后，工作臺(tái)下降一層厚度，鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末，進(jìn)行新一層截面的燒結(jié)，直至完成整個(gè)模型。

　　【SLS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)】

　　1)可用多種材料。其可用材料包括高分子、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末材料。特別是金屬粉末材料，是目前3D打印技術(shù)中的發(fā)展方向之一。

　　2)制造工藝簡(jiǎn)單。由于可用材料比較多，該工藝按材料的不同可以直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀的原型、型腔模三維構(gòu)建或部件及工具。

　　3)高精度。一般能夠達(dá)到工件整體范圍內(nèi)(0.05-2.5)mm的公差。

　　4)無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)。疊層過(guò)程出現(xiàn)的懸空層可直接由未燒結(jié)的粉末來(lái)支撐。

　　5)材料利用率高。由于不需要支撐，無(wú)需添加底座，為常見幾種3D打印技術(shù)中材料利用率的，且價(jià)格相對(duì)便宜。

　　【SLS技術(shù)的缺點(diǎn)】

　　1)表面粗糙。由于原材料是粉狀的，原型建造是由材料粉層經(jīng)過(guò)加熱熔化實(shí)現(xiàn)逐層粘結(jié)的，因此，原型表面嚴(yán)格講是粉粒狀的，因而表面質(zhì)量不高。

　　2)燒結(jié)過(guò)程有異味。 SLS工藝中粉層需要激光使其加熱達(dá)到熔化狀態(tài)，高分子材料或者粉粒在激光燒結(jié)時(shí)會(huì)揮發(fā)異味氣體。

　　3)無(wú)法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件，成型大尺寸零件時(shí)容易發(fā)生翹曲變形。

　　4)加工時(shí)間長(zhǎng)。加工前，要有2小時(shí)的預(yù)熱時(shí)間;零件構(gòu)建后，要花5~10小時(shí)時(shí)間冷卻，才能從粉末缸中取出。

　　5)由于使用了大功率激光器，除了本身的設(shè)備成本，還需要很多輔助保護(hù)工藝，整體技術(shù)難度大，制造和維護(hù)成本非常高，普通用戶無(wú)法承受。

　　3)什么是3D打印技術(shù)之SLA

　　【SLA技術(shù)原理】

　　在樹脂槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會(huì)快速固化。成型過(guò)程開始時(shí)，可升降的工作臺(tái)處于液面下一個(gè)截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的樹脂薄片。然后，工作臺(tái)下降一層薄片的高度，以固化的樹脂薄片就被一層新的液態(tài)樹脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)不已，直到整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺(tái)升出液體樹脂表面，取出工件，進(jìn)行清洗、去處支撐、二次固化以及表面光潔處理等。光敏樹脂選擇性固化快速成型技術(shù)適合于制作中小形工件，能直接得到樹脂或類似工程塑料的產(chǎn)品主要用于概念模型的原型制作，或用來(lái)做簡(jiǎn)單裝配檢驗(yàn)和工藝規(guī)劃。

　　【SLA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)】

　　(1)尺寸精度高,SLA原型的尺寸精度可以達(dá)到±0.1mm。

　　(2)表面質(zhì)量好。雖然在每層固化時(shí)側(cè)面及曲面可能出現(xiàn)臺(tái)階，但上表面仍可以得到玻璃狀的效果。

　　(3)可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型。

　　(4)可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。

　　【SLA技術(shù)的缺點(diǎn)】

　　(1)尺寸的穩(wěn)定性差。成型過(guò)程中伴隨著物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致軟薄部分易產(chǎn)生翹曲變形，因而極大地影響成型件的整體尺寸精度。

　　(2)需要設(shè)計(jì)成型件的支撐結(jié)構(gòu)，否則會(huì)引起成型件的變形。支撐結(jié)構(gòu)需

　　在成型件未固化時(shí)手工去除，容易破壞成形性。

　　(3)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本高。由于液態(tài)樹脂材料和激光器的價(jià)格較高，并且為了使光學(xué)元件處于理想的工作狀態(tài)，需要進(jìn)行定期的調(diào)整和維護(hù)，費(fèi)用較高。

　　(4)可使用的材料種類較小。

　　目前可使用材料主要為感光性液態(tài)樹脂材料，

　　并且在太多情況下，不能對(duì)成型件進(jìn)行抗力和熱量的測(cè)試。

　　(5)液態(tài)樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止其提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時(shí)有局限性。

　　(6)需要二次固化。在很多情況下，經(jīng)過(guò)快速成型系統(tǒng)光固化后的原型樹脂并未被激光固化，所以通常需要二次固化。

　　(7)液態(tài)樹脂固化后的性能不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆，易斷裂，不便進(jìn)行機(jī)加工。

　　4)什么是3D打印技術(shù)之DLP

　　【DLP技術(shù)原理】

　　與SLA光固化成型技術(shù)相似，都是利用感光聚合材料(主要是光敏樹脂)在紫外光照射下會(huì)快速凝固的特性。不同的是，DLP技術(shù)使用高分辨率的數(shù)字光處理器投影儀來(lái)投射紫外光，每次投射可成型一個(gè)截面。因此，從理論上，速度也比同類的SLA快很多。

　　【DLP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)】

　　1) 精度高。其在材料屬性、細(xì)節(jié)和表面光潔度方面可以坯體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(gè)面，工件的長(zhǎng)度(X軸長(zhǎng)度)和寬度(Y軸長(zhǎng)度)尺寸并不影響成型速度，成型速度僅受工件高度(Z軸長(zhǎng)度)的影響。理論上，要比SLA快很多。

　　3) 造價(jià)低。由于無(wú)需激光頭發(fā)射激光來(lái)固化成形，僅使用成本極低的燈泡進(jìn)行照射即可滿足成型要求。整個(gè)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(hù)成本大大降低。

　　4) 開源。國(guó)外一名叫Tristram Budel的創(chuàng)客發(fā)布了一款DLP3D桌面打印機(jī)，并將所有技術(shù)細(xì)節(jié)免費(fèi)共享。開源和創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)能有效幫助該技術(shù)往更高質(zhì)量和更低成本上發(fā)展。

　　【DLP技術(shù)的缺點(diǎn)】(與SLA相似)

　　1) 需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。

　　2) 樹脂材料價(jià)格貴，但成型后強(qiáng)度、剛度、耐熱性都有限，不利于長(zhǎng)時(shí)間保存。

　　3) 由于材料是樹脂，溫度過(guò)高會(huì)熔化，工作溫度不能超過(guò)100℃。且固化后較脆，易斷裂，可加工性不好。成型件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。

　　5)什么是3D打印技術(shù)之粘合劑噴射(BJ，也叫3DP)

　　【粘合劑噴射BJ技術(shù)原理】

　　首先把工作槽中填上粉末并鋪平，接著噴頭會(huì)按照的路徑將液態(tài)粘合劑噴射在預(yù)先區(qū)域中，來(lái)固定一層，升降臺(tái)下移，不斷重復(fù)直到工件完成，最后除去模型上多余的粉末材料即可。

　　【粘合劑噴射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)】

　　1) 無(wú)需激光器等高成本元器件。成本較低，且易操作易維護(hù)。

　　2) 加工速度快，可以25毫米/小時(shí)的垂直構(gòu)建速度打印模型。

　　3) 可打印彩色原型。這是這項(xiàng)技術(shù)的，它打印彩色原型后，無(wú)需后期上色，目前市面上的3D體驗(yàn)館中3D打印人像基本采用此技術(shù)。

　　4) 沒有支撐結(jié)構(gòu)。與SLS一樣，粉末可以支撐懸空部分，而且打印完成后，粉末可以回收利用，環(huán)保且節(jié)省開支。

　　5) 耗材和成形材料的價(jià)格相對(duì)便宜，打印成本低。

　　【粘合劑噴射技術(shù)的缺點(diǎn)】

　　1) 石膏強(qiáng)度較低，不能做功能性材料。且打印成品易碎。

　　2) 表面手感略顯粗糙，這是以粉末為成形材料的工藝都有的缺點(diǎn)。

　　目前易制科技有三款基于粘合劑噴射技術(shù)的設(shè)備，全彩粘合劑噴射3D打印機(jī)和工業(yè)覆膜砂粘合劑噴射3D打印機(jī)以及金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)，能實(shí)現(xiàn)低成本全彩打印和工業(yè)砂型砂芯及復(fù)雜鑄件打印和金屬零件大批量生產(chǎn)。其中粘合劑噴射3D打印技術(shù)是國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的公司。