圖解3D打印技術與3D打印材料
對于新手來說,3D打印技術似乎有點讓人眼花繚亂,這么多的不同技術,這么多的材料,很難找到該從哪里著手入門。為此,谷歌公司的前3D設計實驗室負責人Noah Fram-Schwartz就幫我們捋了一下這中間的脈絡,制作了一張相當有用的圖表,里面包括了3D打印(或者增材制造)領域中最常見的材料,主要的技術以及與該技術相關的主要廠商等(主要是工業級廠商)。 “解釋清楚不同類型的增材制造(AM)工藝是很困難的,因為不同技術之間使用的材料和硬件往往是重疊的。”Fram-Schwartz說:“所以我制作了這張圖,使得這些看似復雜的相關關系在初涉該領域的人眼里能夠一目了然。”
要熟悉各種增材制造工藝,最重要的是先了解不同技術中使用的材料。Fram-Schwartz的圖表將其分解成三大類:液體、粉末和板材。這里的液體包括了熔化的塑料、玻璃或金屬等。固體塑料樹脂是在3D打印工藝中最便宜、最常見的材料。一般來說固體塑料會以顆粒或者線材的形態被送入3D打印機,通過高溫熔融,然后以液態的形式逐層擠出沉積。一旦液體被沉積到打印平臺,它必須被快速固化或硬化,這樣下一層才能堆積在它上面。 此外,在3D打印中使用的另一類塑料一般是液態的光敏聚合物。這種材料顧名思義就是當暴露在紫外線中時會改變其結構和形態,簡單地說就是會被特定的光線照射后硬化。取決于光聚合物類型的區別,可以使用的不同光照射方法包括:立體光刻(SLA)、數字光投影(DLP)或多射流成型(MJM)等。不過Fram-Schwartz指出,這些材料由于其感光的特性很容易受到熱和光的影響,因此它們通常不會被用于制造最終的產品或者零部件。
粉末材料主要在金屬增材制造供使用。一般的工藝原理是用激光或者電子束高溫熔化粉末材料,或者使用液體粘合劑將其粘接在一起。涉及的3D打印技術包括電子束熔融(EBM)、選擇性激光燒結(SLS)、直接金屬激光燒結(DMLS)和粘合劑噴射(BJ)。
最后,還有一種被稱為片材層壓的增材制造技術。這種技術涉及到逐層鋪設成張的紙或者金屬片材,然后以粘合劑(紙)或者焊接(金屬)的方式粘結在一起。使用片材層壓的焊接金屬的工藝被稱為超聲波增材制造(UAM),而使用紙張的則被稱為分層實體制造(LOM)。
不過,Fram-Schwartz指出,每種3D打印技術都有其局限性。除了MJM、FDM和LMD(激光金屬沉積)技術之外,大多數3D打印對象都只能由一種材料形成。還有一些技術,如SLA、DLP、EBM和DMLS,還需要支撐材料以保證其在打印過程中不會變形或者塌縮。 |
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