探究3D打印中的材料和设备选择

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：3D打印设备制造商主要集中在美国、德国、以色列、日本和瑞典等，并以美国为主导。3D打印按材料可分为块体材料、液态材料和粉末材料等。表4-33D打印技术的类型和属性目前，已实现商品化的3D打印机共涵盖了7类工艺，其中以SLA、SLS、FDM和3D打印等为主。3D打印是采用类似喷墨打印机喷头的工作方式，这种工艺与选择性激光烧结十分类似，只是将激光烧结过程改为喷头黏结，光栅扫描器改为黏结剂喷射头。

3D打印设备制造商主要集中在美国、德国、以色列、日本和瑞典等，并以美国为主导。其中，美国的Stratasys和3DSystems两家公司整合了全球主流工艺90%的产品线。2011年，3DSystems公司收购了Z Corporation公司。2012年，Stratasys公司并购了以色列Objet公司，完成了资源整合。3D打印按材料可分为块体材料、液态材料和粉末材料等。按照美国材料与试验协会（ASTM）3D打印技术委员会（F42委员会）的标准，目前7类3D打印工艺与所用材料如表4-3所示。

表4-3　3D打印技术的类型和属性

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目前，已实现商品化的3D打印机共涵盖了7类工艺，其中以SLA、SLS、FDM和3D打印等为主。光固化打印（SLA）是采用紫外光在液态光敏树脂表面进行扫描，每次生成一定厚度的薄层，从底部逐层生成物体。其优点是原材料的利用率将近100%，尺寸精度高（±0.1 mm），表面质量优良，可以制作结构十分复杂的模型；缺点是价格昂贵，可用材料种类有限，制成品在光照下会逐渐解体。选择性激光烧结打印（SLS）是采用高功率的激光，把粉末加热烧结在一起形成零件。SLS工艺的优点是可打印金属材料和多种热塑性塑料，如尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯类、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯等，打印时无须支撑，打印的零件机械性能好、强度高；缺点是材料粉末比较松散，烧结后成型精度不高，且高功率的激光器价格昂贵。熔融沉积打印（FDM）是采用热融喷头，使塑性纤维材料经熔化后从喷头内挤压而出，并沉积在指定位置后固化成型。这种工艺类似于挤牙膏的方式，其优点是价格低廉、体积小、生成操作难度相对较小；缺点是成型件的表面有较明显的条纹，产品层间的结合强度低、打印速度慢。

3D打印是采用类似喷墨打印机喷头的工作方式，这种工艺与选择性激光烧结十分类似，只是将激光烧结过程改为喷头黏结，光栅扫描器改为黏结剂喷射头。其优点是打印速度快、价格低；缺点是打印出来的产品机械强度不高。

探究3D打印中的材料和设备选择

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