3D打印機入門

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1、典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制3D打印機入門什么是3D打印機3D打印機英文“ 3D Printers ”，3D打印機這個名稱是近年該產(chǎn)品來針對民用市場而出 現(xiàn)的一個新詞。其實在專業(yè)領域他有另一個名稱“快速成形技術(shù)”?？焖俪尚渭夹g(shù)又稱快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing ，簡稱RPM）技術(shù)，誕生于 20世紀80年代后期， 是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認為是近20年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD逆

2、向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學、激光技術(shù) 于一身，可以自動、 直接、快速、精確地將設計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃?零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(xiàn)手段。 即，快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。RPM技術(shù)是在現(xiàn)代 CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù) 以及新材料技術(shù)的基礎上集成發(fā)展起來的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同， 成形原理和系統(tǒng)特點也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是”分層制造，逐層疊加，類似于數(shù)學上的積分過程。形象地講，快速

3、成形系統(tǒng)就像是一臺立體打印機”，因此得名“ 3D打印機”。3D打印機的原理3D打印機可以根據(jù)零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面， 然后再把它們逐層粘結(jié)起來，就得到了所需制造的立體的零件。每個截面數(shù)據(jù)相當于醫(yī)學上的一張CT像片；整個制造過程可以比喻為一個”積分的過程。當然，整個過程是在電腦的控制下，由3D打印機系統(tǒng)自動完成的。不同公司制造的3D打印機所用的成形材料不同，系統(tǒng)的工作原理也有所區(qū)別，但其基本原理都是一樣的，車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制 那就是分層制造、逐層疊加”。這種工藝可以形象地叫做 增長法或加法”。3D打印

4、機的制作過程我們舉個例子：例如我們制作一個塑料材質(zhì)的蘋果，首先我們需 要在電腦上使用3D軟件制作出一個蘋果的 3D模型文件，然后把它轉(zhuǎn)換成3D打印機支持的文件格式。接下來需要給3D打印機放入塑料耗材，現(xiàn)在3D打印機就可以制作了。這個過程是不是像我們的平面打印機的操作呀！好下面說重點。打印系統(tǒng)在制作的時候會從這個蘋果3D模型底部開始切成很多片 （多少片呢？這個要根據(jù)打印機的技術(shù)指標它所支持的“層厚”來決定。）也就是我們上面說的截面圖。最先開始制作的是蘋果模型的最底部的那一個截面，也就是蘋果最底部的一層，這時候系統(tǒng)會控制激光器（或噴嘴）在這一層截面圖的范圍燒結(jié)原料（或擠出原料不同的打印機技術(shù)制作

5、方式也有區(qū)別這個下面我們會提到），這一層做好后是第二層依此類推。這樣這個塑料蘋果就一層層的“生長”出來了。3D打印機的技術(shù)現(xiàn)在市面上已經(jīng)有十幾種不同的3D打印機的技術(shù)，其中比較成熟的有 UV、SLA SLSLOM和FDM等方法。我們將在下面介紹4種目前使用比較廣泛的技術(shù)：SLA技術(shù)3D打印機的原理SLA是Stereo lithography Appearanee的縮寫，即立體光固化成型法。用特定波長與強 度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個三維實體。SLA是最早實用化

6、的快速成形技術(shù)，采用液態(tài)光敏樹脂原料。其工藝過程是，首先通過CAD設計出三維實體模型，利用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M行切片處理，設計掃描路徑，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將精確控制激光掃描器和升降臺的運動；激光光束通過數(shù)控車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制裝置控制的掃描器，按設計的掃描路徑照射到液態(tài)光敏樹脂表面，使表面特定區(qū)域內(nèi)的一層樹脂固化后，當一層加工完畢后，就生成零件的一個截面；然后升降臺下降一定距離，固化層上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進行第二層掃描，第二固化層牢固地粘結(jié)在前一固化層上，這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出后，進行最終固化，再經(jīng)打光、電鍍、 噴

7、漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。SLA技術(shù)主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術(shù)成形速度較快，精度較高，但由于樹脂固化過程中產(chǎn)生收縮，不可避免地會產(chǎn)生應力或引起形變。因此開發(fā)收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發(fā)展趨勢。SLA技術(shù)的優(yōu)勢：1光固化成型法是最早出現(xiàn)的快速原型制造工藝，成熟度高，經(jīng)過時間的檢驗。2由CAD數(shù)字模型直接制成原型，加工速度快，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，無需切削工具與模具。3可以加工結(jié)構(gòu)外形復雜或使用傳統(tǒng)手段難于成型的原型和模具。4使CAD數(shù)字模型直觀化，降低錯誤修復的成本。5為實驗提供試樣，可以對計算機仿真計

8、算的結(jié)果進行驗證與校核。6可聯(lián)機操作，可遠程控制，利于生產(chǎn)的自動化。SLA技術(shù)的缺陷：車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制1.SLA系統(tǒng)造價高昂，使用和維護成本過高。2.SLA系統(tǒng)是要對液體進行操作的精密設備，對工作環(huán)境要求苛刻。3成型件多為樹脂類，強度，剛度，耐熱性有限，不利于長時間保存。4預處理軟件與驅(qū)動軟件運算量大，與加工效果關聯(lián)性太高。5軟件系統(tǒng)操作復雜，入門困難；使用的文件格式不為廣大設計人員熟悉。6立體光固化成型技術(shù)被單一公司所壟斷?？偨Y(jié)：SLA的發(fā)展趨勢與前景立體光固化成型法的的發(fā)展趨勢是高速化，節(jié)能環(huán)保與微型化。不斷提高的加工精度使之

9、有最先可能在生物，醫(yī)藥，微電子等領域大有作為。SLS技術(shù)3D打印機的原理SLS(Selective Laser Sintering選擇性激光燒結(jié)(以下簡稱SLS技術(shù)最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的 Carlckard于1989年在其碩士論文中提出的。 后美國DTM公司于1992 年推出了該工藝的商業(yè)化生產(chǎn)設備 Sinter Sation。幾十年來，奧斯汀分校和 DTM公司在SLS 領域做了大量的研究工作， 在設備研制和工藝、 材料開發(fā)上取得了豐碩成果。 德國的EOS公 司在這一領域也做了很多研究工作，并開發(fā)了相應的系列成型設備。國內(nèi)也有多家單位進行SLS的相關研究工作，如華中科技大學、南京

10、航空航天大學、西北工業(yè)大學、中北大學和北京隆源自動成型有限公司等，也取得了許多重大成果，如南京車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制 航空航天大學研制的RAP-I型激光燒結(jié)快速成型系統(tǒng)、北京隆源自動成型有限公司開發(fā)的AFS 300激光快速成型的商品化設備。選擇性激光燒結(jié)是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括CAD模型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。SLS技術(shù)3D打印機的工作原理整個工藝裝置由粉末缸和成型缸組成，工作時粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞（工作活塞

11、）上均勻鋪上一層，計算機根據(jù)原型的切片模型控制激光束 的二維掃描軌跡，有選擇地燒結(jié)固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層后， 工作活塞下降一個層厚，鋪粉系統(tǒng)鋪上新粉?？刂萍す馐賿呙锜Y(jié)新層。如此循環(huán)往復，層 層疊加，直到三維零件成型。最后，將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。對于 金屬粉末激光燒結(jié)，在燒結(jié)之前，整個工作臺被加熱至一定溫度，可減少成型中的熱變形， 并利于層與層之間的結(jié)合。SLS技術(shù)的特點與其它3D打印機技術(shù)相比，SLS最突出的優(yōu)點在于它所使用的成型材料十分廣泛。從 理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前，可成功進行SLS

12、成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由于SLS成型材料品種多、用料節(jié)省、成型件性能分布廣泛、 適合多種用途以及 SLS無需設 計和制造復雜的支撐系統(tǒng)，所以SLS的應用越來越廣泛?？偨Y(jié)：SLS技術(shù)3D打印機技術(shù)中，金屬粉末 SLS技術(shù)是近年來人們研究的一個熱點。實現(xiàn)使用高熔點車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制金屬直接燒結(jié)成型零件，對用傳統(tǒng)切削加工方法難以制造出高強度零件，對快速成型技術(shù)更廣泛的應用具有特別重要的意義。展望未來，SLS形技術(shù)在金屬材料領域中研究方向應該是單元體系金屬零件燒結(jié)成型，多元合金材料零件的燒結(jié)成型，

13、先進金屬材料如金屬納米材料，非晶態(tài)金屬合金等的激光燒結(jié)成型等，尤其適合于硬質(zhì)合金材料微型元件的成型。此外，根據(jù)零件的具體功能及經(jīng)濟要求來燒結(jié)形成具有功能梯度和結(jié)構(gòu)梯度的零件。我們相信，隨著人們對激光燒結(jié)金屬粉末成型機理的掌握，對各種金屬材料最佳燒結(jié)參數(shù)的獲得，以及專用的快速成型材料的出現(xiàn)，SLS技術(shù)的研究和引用必將進入一個新的境界。LOM技術(shù)3D打印機的原理分層實體制造法（LOM Laminated Object Manufacturing）， LOM又稱層疊法成形，它以片材（如紙片、塑料薄膜或復合材料）為原材料，其成形原理如圖所示，激光切割系統(tǒng) 按照計算機提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，將背面涂有熱

14、熔膠的紙用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓。切割完一層后，送料機構(gòu)將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起， 然后再進行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，還可以直接制造結(jié)構(gòu)件或功 能件。Lom技術(shù)的特點該技術(shù)的特點是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高。缺點是前、后處理費時費力，且不能制造中空結(jié)構(gòu)件。成形材料：涂敷有熱敏膠的纖維紙；制件性能：相當于高級木材；主要用途：快速制造新產(chǎn)品樣件、模型或鑄造用木模。FDM技術(shù)3D打印機的原理熔積成型（FDM Fused DepositionModelin

15、g ）法，該方法使用絲狀材料 （石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲）為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點高典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX“IZ典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制1C),在計算機的控制下，噴頭作 x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形 成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。FDM技術(shù)的特點該技術(shù)污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料:固體絲狀工程塑料；制件性能:相當于工程塑料或蠟

16、模；主要用途：塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。Ps：目前國內(nèi)常見的個人級 3D打印機多用此技術(shù)除了上述4種最為熟悉的技術(shù)外，還有許多技術(shù)也已經(jīng)實用化，如三維打印技術(shù)、光屏蔽工藝、直接殼法、直接燒結(jié)技術(shù)、全息干涉制造等這里就不做詳細介紹。3D打印機技術(shù)的優(yōu)點制造快速3D打印機技術(shù)是并行工程中進行復雜原型或者零件制造的有效手段，能使產(chǎn)品設計和模具生產(chǎn)同步進行， 從而提高企業(yè)研發(fā)效率， 縮短產(chǎn)品設計周期， 極大的降低了新品開發(fā)的 成本及風險，對于外形尺寸較小，異形的產(chǎn)品尤其適用。CAD/CAM技術(shù)的集成車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制設計制造一體化一直

17、來說是現(xiàn)在的一個難點，計算機輔助工藝（CAPP在現(xiàn)階段由于還無法與CAD CAM完全的無縫對接，這也是制約制造業(yè)信息化一直以來的難點之一，而 快速成型技術(shù)集成 CAD CAM、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、化工、材料工程等多項技術(shù)，使得設 計制造一體化的概念完美實現(xiàn)。完全再現(xiàn)三維效果經(jīng)過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現(xiàn)三維造型，無論外表面的異形曲面還是內(nèi)腔的異形孔，都可以真實準確的完成造型，基本上不再需要再借助外部設備進行修復。材料種類繁多。到目前為止，各類3D打印機設備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數(shù)產(chǎn)品對材料的機械性能需求。創(chuàng)造顯

18、著的經(jīng)濟效益與傳統(tǒng)機械加工方式比較，開發(fā)成本上節(jié)約10倍以上，同樣，快速成型技術(shù)縮短了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)周期，使的在新品開發(fā)過程中出現(xiàn)反復修改設計方案的問題大大減少，也基本上消除了修改模具的問題，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益是顯而易見的。應用行業(yè)領域廣3D打印機技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展，技術(shù)上已基本上形成了一套體系，同樣，可應用的 行業(yè)也逐漸擴大，從產(chǎn)品設計到模具設計與制造，材料工程、醫(yī)學研究、文化藝術(shù)、建筑工 程等等都逐漸的使用 3D打印機技術(shù)，使得3D打印機技術(shù)有著廣闊的前景。3D打印機技術(shù)的市場應用不斷提高3D打印技術(shù)的應用水平是推動這項技術(shù)發(fā)展的重點。目前，3D打印技術(shù)已車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、

19、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制 在工業(yè)造型、機械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古、文化藝 術(shù)、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用。并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展，其應用領域?qū)⒉粩嗤卣埂?D打印技術(shù)的實際應用主要集中在以下幾個方面：產(chǎn)品設計領域在新產(chǎn)品造型設計過程中的應用3D打印技術(shù)為工業(yè)產(chǎn)品的設計開發(fā)人員建立了一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)模式。運用 3D打印技術(shù)能夠快速、直接、精確地將設計思想轉(zhuǎn)化為具有一 定功能的實物模型（樣件），這不僅縮短了開發(fā)周期，而且降低了開發(fā)費用，也使企業(yè)在激烈 的市場競爭中占有先機。建筑設計領域建筑模型的傳統(tǒng)制作方式， 漸漸無法滿足高端設計項目

20、的要求。全數(shù)字還原不失真的立體展示和風洞及相關測試的標準，現(xiàn)如今眾多設計機構(gòu)的大型設施或場館都利用3D打印技術(shù)先期構(gòu)建精確建筑模型來進行效果展示與相關測試，3D打印技術(shù)所發(fā)揮的優(yōu)勢和無可比擬的逼真效果為設計師所認同。機械制造領域由于3D打印技術(shù)自身的特點，使得其在機械制造領域內(nèi)，獲得廣泛的應用，多用于制 造單件、小批量金屬零件的制造。有些特殊復雜制件，由于只需單件生產(chǎn)，或少于50件的小批量，一般均可用 3D打印技術(shù)直接進行成型，成本低，周期短。模具制造領域例如玩具制作等傳統(tǒng)的模具制造領域，往往模具生產(chǎn)時間長，成本高。將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相結(jié)合，可以大大縮短模具制造的開發(fā)周期，提高

21、生產(chǎn)率，是解決?！癐Z典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制具設計與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑。3D打印技術(shù)在模具制造方面的應用可分為直接制模和間接制模兩種，直接制模是指采用 3D打印技術(shù)直接堆積制造出模具，間接制模是先制出快 速成型零件，再由零件復制得到所需要的模具。醫(yī)學領域在醫(yī)學領域的應用近幾年來，人們對3D打印技術(shù)在醫(yī)學領域的應用研究較多。以醫(yī)學影像數(shù)據(jù)為基礎，利用 3D打印技術(shù)制作人體器官模型，對外科手術(shù)有極大的應用價值。文化藝術(shù)領域在文化藝術(shù)領域的應用，3D打印技術(shù)多用于藝術(shù)創(chuàng)作、文物復制、數(shù)字雕塑等。

22、航天技術(shù)領域在航空航天領域中，空氣動力學地面模擬實驗（即風洞實驗）是設計性能先進的天地往返系統(tǒng)（即航天飛機）所必不可少的重要環(huán)節(jié)。該實驗中所用的模型形狀復雜、精度要求高、又 具有流線型特性，采用3D打印技術(shù)，根據(jù)CAD模型，由3D打印設備自動完成實體模型， 能夠很好的保證模型質(zhì)量。家電領域3D打印技術(shù)在國內(nèi)的家電行業(yè)上得到了很大程度的普及與應用，使許多家電企業(yè)走在 了國內(nèi)前列?？冢簭V東的美的、華寶、科龍；江蘇的春蘭、小天鵝；青島的海爾等，都先后 采用3D打印技術(shù)來開發(fā)新產(chǎn)品，收到了很好的效果。3D打印技術(shù)的應用很廣泛，可以相信，隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟和完善，它將會 在越來越多的領域得到推廣

23、和應用?！癐Z典定帝孑）w wWu erliy-iEnmX車受木性生活2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制3D打印機常見問題解答（問題是我自己想的，自問自答。如果您有什么問題需要解答的可以登陸我們的網(wǎng)站憶 典定制進行提問）3D打印機是萬能的嗎？答：至少目前3D打印機并不是萬能的，它的生產(chǎn)制品受到原料耗材的制約，如果材料學有突破的話它會更加完美。3D打印機會取代傳統(tǒng)制造嗎？答：目前看來不會，它可以改變傳統(tǒng)制作過程中某些環(huán)節(jié)，使其更高效更節(jié)省成本。3D打印機能打印能直接打印出彩色嗎？答：專業(yè)級和生產(chǎn)級的3D打印機很多已經(jīng)能夠直接打印出有顏色的物品了，本人所知道的某些

24、3D打印機能支持390,000色的打印了。個人級的3D打印機可以通過選擇有色原 料也可以制作單色的物品。為什么3D打印機有幾千塊的也有幾十萬的？答：3D打印機產(chǎn)品針對的市場不同分為個人級、專業(yè)級、生產(chǎn)級，結(jié)構(gòu)和采用技術(shù)、 耗材各不相同，所以價格差距很大。什么是開源3D打印機?典定帝孑）車受木性生活w wWu erliy-iEnmX2D圖案定制個性化禮物、3D打印產(chǎn)品/手板和3D打印機一首選憶典定制答：開源是只某公司設計出一個產(chǎn)品， 這個產(chǎn)品的核心技術(shù)對外免費開放， 允許二次開 發(fā)不存在技術(shù)專利。 開源3D打印機對這個行業(yè)的發(fā)展帶來很大的幫助，通過愛好者對開源3D打印機的DIY研究，能使3D打印機技術(shù)更成熟，設備成本更低。如購買3D打印機需要注意那些產(chǎn)品參數(shù)？答：1、打印技術(shù)：不同的打印技術(shù)直接影響到你能使用的耗材，從而決定了你的產(chǎn)品 品質(zhì)。2、托盤尺寸：能制作多大的物件就要看這個托盤尺寸，一般來說最大支持的物件尺寸 稍略小于托盤尺寸。3、成型速度：3D打印機制作的快慢就看這個指標。4、 細節(jié)精度：3D打印機制作的物品是否精細除了設計3D模型以外這個指標也很關 鍵。（可以通過3D打印機的層厚和壁厚指標來參考）5、 支持的耗材：不同的材料直接影響你制作出物品的質(zhì)量，同時不同的耗材原料價格 也差距很大。