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3D打印基本知识科普(献给那些想了解3D打印的你)

日期: 2016-08-08
浏览次数: 518

1、3D打印的成型原理   

3D打印是与传统加工技术完全不同的一种新型技术。传统加工技术是利用刀具切削减少材料使一块比较大的完整材料变为尺寸较小的所需模型的过程,是通常所说的减材制造的一个过程。3D打印技术是利用材料的堆积来实现成型的目的,是增材制造法,一个模型的空间形状尺寸是比较复杂的,但将模型竖直方向分成一片一片的薄片,这样只需每次成型一个平面再把这些所有平面累积在一起就形成了模型的三维形状,过程类似与盖房子一样的层层叠加。

2、3D打印与传统制造的利弊   

3D打印技术诞生的初衷就是有一些复杂的模型通过传统制造工艺制造难度很大,例如飞机涡轮的这种多曲面模型在传统制造工艺里面是很难加工。
3D打印相比传统制造工艺,它可以轻松解决一些传统工艺中无法实现的复杂模型构造,将一个复杂的空间模型切片处理后,每一片就相当于一个有很小厚度的平面图形,这样成型起来就十分简单。当然3D打印是无法取代传统制造技术的,一些材料是无法通过粉碎或者液化后成型的,例如钻石,而且3D打印更侧重于个性化设计不适合大批大量的生产。

3、3D打印技术发展的难题   

目前,3D打印技术发展最大难题有两个。一是材料应用的问题,随着3D打印技术的深入,材料一直是所有3D打印行业不得不面对的一个困难,仅仅用PLA、ABS等塑料材料是无法满足人们的需求,我相信只要材料问题可以得到解决3D打印产业将迎来真正的春天。第二个难题是3D打印产品的功能性,3D打印技术不应仅仅是打印出来一些看的模型,更多要考虑到产品的实用性和功能性,让打印出来的东西可以直接拿来做应用。目前这是两个困扰整个3D打印行业的技术难题。

4、3D打印技术的分类   

在3D打印市场中最常见的技术是熔融沉积技术(FDM)、激光立体印刷术(SLA)、数字化光照激光技术(DLP)以及选择性烧结技术(SLS)这几种。熔融沉积技术(FDM),这是市面上最常见的技术,主要应用材料是PLA、ABS(都是塑料的一种),这种技术的成型过程就是把耗材加热融化液态后通过吐丝喷头挤出一条条丝 ,多条丝并排就形成平面的一个图形。这种技术的成型精度受限于喷头直径大小一般不高,大概在0.1mm。   

激光立体印刷术(SLA),这是工业级打印机常用的技术,利用紫外线照射光敏树脂使其在表面层发生一系列的化学反应使液态的光敏树脂成型为固态,由于激光的直径可以很小,所以这种成型精度相对比较高,表面成型质量相对较好,但这种机器一般比较贵,国内最便宜也要2W以上,而且光敏树脂材料的保存比较困难。   

数字化光照激光技术(DLP)这个成型原理与SLA类似,区别在于DLP使用类似投影仪一样的一个面的光照而不是一束激光,这样成型速度就提高了许多。选择性烧结技术(SLS),这种技术利用的材料是金属或者石膏粉末,通过激光的照射使粉末状材料相互结合在照射区域形成完整的固体,这项技术目前国内拥有核心技术的很少并且做出来的模型强度难以达到使用要求。上面的四个技术是目前国内比较常见机型采用的技术,一般精度不高就选用FDM,高一点的选用SLA另外另个价格比较昂贵。 

5、3D建模所用软件以及模型切片所用软件介绍   

3D建模分正向建模与逆向建模,对于初学者来说建模是比较难学习的。先说正向建模,正向建模就是广义的CAD(计算机辅助设计),利用计算机根据设计要求来画出所需图形,工程上常用ProE、Creo以及sloidworks等几个软件,推荐菜鸟学习PreE,注重学习草绘、拉伸、旋转、修改几个命令,另外两个软件类似,艺术品、卡通模型常用3DMAX、maya来设计,推荐学习3Dmax,菜鸟主要学习一些查看、修改命令设计慢慢琢磨,卡通玩偶尺寸要求不高但比例需要严格控制,人物头像设计一般用zbrush,这是一个雕刻的软件,给一个标准头像然后进行细节修改过程与平面的PS软件类似,目前这个软件我不太会用就不做详细介绍。在来介绍逆向建模,逆向建模是给一个现有的物体通过三维扫描仪扫描出物体的空间坐标位置再修复后形成与实物基本一样的实体模型。扫描仪的类型有多种,小的有手持的大的有空间坐标系构建的等等,扫描仪的价格相差更大从几千到几百万的都有。逆向建模常用修复软件就是geomagic Design,目前这个软件的应用是所有人像订做过程的技术核心,一般扫描出来的是点云(即一堆点的堆积),这是不能打印的,打印切片软件只识别STL的实体模型,一般通过许多点云合并成大概的样子然后用曲面片覆盖这些点云的形状,修改这些曲面片达到满足要求的模型,中间的修复过程还需大量的学习与练习。切片软件使用起来就比较简单了,打印机的机械控制与一般的数控机床相同利用G代码来进行控制,切片软件就是把一个实体模型通过切片处理这样就可以得到喷头的运动路径,软件通过这些路径就自动生成打印机可识别的G代码用来控制机器运动,另外切片软件可以控制打印效果,可以调节打印速度、打印温度、打印层厚、增加去除支撑等功能,可根据自己的理解程度合理调节。

 6、3D打印技术目前的应用领域   

目前3D打印技术应用的领域还十分有限,基本上处于一个制作模型阶段,尽管如此3D打印依然体现了它强大的力量,3D打印应用比较多的是工业设计、医学研究、学校教育、汽车设计、建筑设计等等,要想3D打印技术扩大应用必须要解决打印作品的功能实用性的问题,毕竟是新兴技术很多领域还有待开发研究,我相信3D打印未来一定有很大的利用价值,3D打印有着广阔的市场。 

当然小编整理的这些只是一些皮毛知识,想要进一步了解3D打印的相关知识可以通过我们网站上的联系方式咨询我的资深工程师哦。文章中有提到现在阻碍3D打印发展的一大困难就是材料开发的问题,我们蓝铸特种合金材料有限公司在开发3D打印金属材料方面还是颇有研究的,欢迎大家来咨询,我们会按照您的要求定制最适合你们的3D材料。偷偷告诉你们,我们材料的性价比也是超高的哦!!!

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