描述

3D打印是制造業(yè)領域的一項新興技術，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術”。近年來，隨著工業(yè)技術的進步，3D打印技術得到迅速發(fā)展并得到媒體的廣泛關注，各類3D打印技術被紛紛報道。

下面，給大家分享的是3D打印原理高分子篇和金屬篇，主要介紹SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大高分子技術，以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

1、SLA（StereoLithography）

SLA即光固化成型技術，指利用紫外光照射液態(tài)光敏樹脂發(fā)生聚合反應，來逐層固化并生成三維實體的成型方式，SLA制備的工件尺度精度高，是商業(yè)化的最早3D打印技術。

以下是SLA工藝工程：

紫外激光源

光固化反應

逐層掃描成型

2、CLIP（ContinuousLiquid Interface Production technology）

CLIP即連續(xù)液體界面提取技術，是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發(fā)的具有革命性的3D打印技術，將3D打印的速度提高了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(qū)，抑制光固化反應而保持穩(wěn)定的液態(tài)區(qū)域，這樣就保證了固化的連續(xù)性。

光固化反應

氧氣抑制光固化過程

光固化死區(qū)演示

CLIP成型過程

3、3DP（Three-DimensionalPrinting）

3DP即三維打印快速成型技術，其與傳統(tǒng)二維噴墨打印接近，從噴頭噴出粘結劑（彩色粘結劑可以打印出彩色制件），將平臺上的粉末粘結成型，通常用采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打印及砂模鑄造。

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

打印成型

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，噴射完成后通過紫外光照射固化成型。

PolyJet成型原理

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

陣列噴頭工作過程

PolyJet打印過程

5、FDM（FusedDeposition Modeling）

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

以下是FDM技術的工作原理：

模型處理

耗材擠出成型

逐層打印過程

去除支撐

表面處理

金屬3D打印技術可以直接用于金屬零件的快速成型制造，具有廣闊的工業(yè)應用前景，是國內外重點發(fā)展的3D打印技術，下面跟大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

6.NPJ（Nano Particle Jetting）

NPJ技術是以色列公司Xjet最新開發(fā)出的金屬3D打印成型技術，與普通的激光3D打印成型相比，其使用的是納米液態(tài)金屬，以噴墨的方式沉積成型，打印速度比普通激光打印快5倍，且具有優(yōu)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

燒結后的制件

 7.SLM（Selective Laser Melting）

SLM即選區(qū)激光熔化成型技術，是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術，采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，得到的制作致密度可達99%以上。

激光振鏡系統(tǒng)是SLM的關鍵技術之一，以下是SLM Solution公司的振鏡系統(tǒng)工作圖：

  激光發(fā)射

激光傳輸

  掃描振鏡

激光掃描熔化

金屬粉末熔化過程

金屬3D打印過程中，由于制件通常較復雜，需要打印支撐材料，制件完成后需要去除支撐，并對制件的表面進行處理。

取出制件 

去除支撐

后處理

 8.SLS（Selective Laser Sintering）

SLS即選區(qū)激光燒結成型技術，與SLM技術類似，區(qū)別是激光功率不同，通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS制備塑料制件的過程：

模型分層切片

激光燒結過程

制件的取出

后處理

SLS也可用于制造金屬或陶瓷零件，但所得到的制件致密度低，且需要經過后期致密化處理才能使用。

SLS制造金屬零件

 9.LMD（Laser metal Deposition）

LMD即激光熔覆成型技術，該技術名稱繁多，不同的研究機構獨立研究并獨立命名，常用的名稱包括：LENS, DMD, DLF, LRF等，與SLM最大不同在于，其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面，與激光匯于一點，粉末熔化冷卻后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(qū)別在于，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的激光輸出功率大一個數量級，掃描速度也遠高于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余應力。

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