远铸增材制造专家:非金属3D打印机技术如何落地航空航天应用场景
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3D打印英语全称Threedimensionalprinting,又称快速成型技术,属于添加剂制造的一种形式。其工作原理是使用三维软件或激光扫描进行三维建模,然后对三维模型进行分层处理,使用打印设备逐层打印,从而逐层积累成三维对象。
自3D打印发展以来,其相关技术逐渐成熟,在工业制造与研发、航空航天、汽车研发与制造、医疗器械制造等行业的应用也越来越普遍。随着3D印刷技术的发展,3D打印设备也在不断进步,3D打印机作为3D印刷的核心设备主要由高精度机械系统、数控系统、注射系统和成型环境组成。它是一个集机械、控制和计算机技术于一体的复杂机电一体化系统。
3D打印研究进展
熔融堆积成型(FDM)
3D打印是日常生活中常用的印刷方法,其耗材主要是丝状的。通过加热喷嘴机构、原材料输送装置和机电控制系统的精确控制,利用材料加热成液态或熔融状态,冷却后固化的原理,完成物体各层的印刷,实现物体的三维效果。
光固化成型(SLA)
3D打印主要以液体光敏树脂为耗材,结合数字控制技术,利用紫外线激光束诱导树脂表面的光聚合反应,实现零件薄层截面的固化。然后,工作台降低了浸泡在光敏树脂液体中的层的厚度,并使用紫外线激光固化新层,以便反复固化,从而实现零件的三维打印。
SLA技术成型工艺简单,印刷精度高,成型零件机械性能高,但印刷速度慢,要求操作人员具有较高的操作技能。目前主要用于医学研究和模具开发。
选择性激光烧结型(SLS)
3D打印材料主要为金属粉末材料,采用激光或电子束选择性固体粉末,实现固体粉末材料的三维实体制造。SLS与SLM技术使用激光作为能量源略有不同,EBM使用电子束轰击金属粉末,选择性烧结固化具有广泛的耗材和材料来源,烧结精度高,可以形成复杂的零件,制造的零件性能。
分层实体制造成型(LOM)
LOM与打印方法相比SLA,SLS它更适合制造大型零件,如汽车制造和其他工业领域。用于印刷的耗材一般是金属板、塑料板和纸材料,因此,LOM式3D打印过程中材料的选择、不同类型的粘合剂、进料方式等都要根据不同零件的需要进行适当的调整,同时要考虑成本。
制造大型零件,LOM虽然该方法具有一定的速度优势,但很难将印刷零件从废料中剥离出来,耗材材料的利用率不高,浪费严重,印刷零件表面粗糙,有明显的阶梯状线条,容易开裂。
三维喷墨打印(3DP)
3DP使用喷墨打印机喷嘴,该过程与选择性激光烧结非常相似,烧结非常相似,但激光烧结过程改为喷嘴粘合剂,光栅扫描器改为粘合剂喷头。其优点是印刷速度快,价格低,缺点是印刷产品的机械强度不高。
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