3D打印可以將電腦里的3D建模文件變成實物,打印過程無需干預而且精度遠超手工制作,聽起來和用起來都相當炫酷。雖然它火了很久,但在大眾面前它們還很神秘??紤]到很多人其實用不著,但又有剁手的沖動,那就是來一發(fā)科普好了。
本文將從“原理、分類、軟件和核心部件、打印過程、精度、可用度”等幾方面對3D打印和3D掃描進行簡單的科普和掃盲。
原理與技術優(yōu)勢
3D打印是一種通過堆疊薄層制造三維物體的技術。它的關鍵詞是薄層堆疊,通過不同原理讓原料一層層地成型和堆疊。
雖然聽起來高大上,但大概原理只是一個能在XY軸平面上移動的噴頭,精確控制原料的位置,打完一層后,平臺下移(一般是0.1mm)后再打下一層,直至打印出整個成品。
對比銑床(通過銑刀對材料從外到內(nèi)進行切削)、熔鑄(融化后倒入模具成型)等傳統(tǒng)加工方式,3D打印的最大優(yōu)勢是可以制造有復雜內(nèi)部空間的成品,而且材料利用率接近100%。
3D打印的類型
3D打印原理分類及優(yōu)缺點
打印精度對比
根據(jù)原料成型原理的不同,成本從低到高排列,分別是熔積成型、光敏固化、粉末粘接、激光燒結(jié)等4種,它們的工作原理如下:
熔融沉積成型(FDM,全稱Fused Deposition Modeling),噴頭將絲狀熱熔性材料加熱融化擠噴出來,材料遇到溫度更低的打印平臺后凝固,通過層層堆積形成最終成品。
光固化成型(SLA,全稱Stereolithigraphy Apparatus)通過紫外光等光源照射光敏樹脂材料,讓其逐層凝固成型,通過層層堆積形成最終成品完整的產(chǎn)品。其是最早發(fā)展起來、技術最成熟、應用最廣泛的快速成型技術。
粉末粘接(3DP,全稱Three Dimensional Printing and Gluing)通過噴嘴將粘合劑噴噴灑在陶瓷/金屬/塑料粉末等材料上,不斷重復鋪粉、噴涂、粘接的過程,層層疊加而得到成品。
激光燒結(jié) (SLS,全稱Selecting Laser Sintering)類似上兩種技術的混合體,通過大功率激光照射金屬粉末等原料,使其燒結(jié)/融接。不斷重復鋪粉、燒結(jié)的過程直至完成整個模型成型。它才是工業(yè)上經(jīng)常提到的3D打印。
成本最高的激光燒結(jié)和粉末粘接技術中,一個桌面機型極少,一個連桌面級產(chǎn)品都還沒出現(xiàn)。而采用光固化技術的機型,價格一般從20000元起跳,所以現(xiàn)時民用級3D打印機,用的基本都是成本最低的熔積成型技術,很多廠家甚至已經(jīng)可以把售價控制在2000元左右。所以剁手門檻最低的它們才是本篇科普的主角。