第二章 3D打印的技术和方法

谈及3D打印的时候,我们必须知道的其中一件重要的事情是,世界上没有任何一台打印机能完全满足您的需求。每台打印机都使用不同的材料和技术,即没有一劳永逸的选择。本章,我们将介绍3D打印的七种主要方法。

光聚合

光聚合技术采用液态光敏树脂。在成型室里铺上一层层液态光敏树脂,每铺完一层,就有一道紫外光照射进成型室并将之固化。此过程利用SLA技术(光固化技术)。当每一层液态光敏树脂摆放好后,紫外光会透过它们并将之与前一层液态光敏树脂固化在一起。同时,陈放液态光敏树脂的升降式工作台将下降几分之一毫米,为成型室留出更多的空间。然后,刮板继续扫平新铺的液态光敏树脂层,直到新液态光敏树脂层与前一层液态光敏树脂固化在一起。此过程将一直持续,直到3D物体打印完成。而一旦完成打印,任何在打印过程中用于支撑3D物体的材料必须手动移除。

材料喷射

材料喷射技术利用小喷嘴喷洒材料,类似平时我们看到的喷墨打印机。材料从喷嘴喷出,洒落在成型平台上。每放置一层,便使用紫外光将该层材料和上一层材料一同硬化。此过程将一直持续,直到3D物体打印完成。

粘合剂喷射

粘合剂喷射利用的是液体粘合剂和粉末状材料。使用刮板均匀地将各材料层上的粉状颗粒涂抹均匀。先是喷洒粉末,然后喷洒液体粘合剂使新增粉末层与已铺设的粉末层固化在一起。物体打印完成后,任何残留粉末都需要擦拭干净。

材料挤出

材料挤出技术通过FDM(熔融沉积成型技术)实现。它共有3个主要部件,一个塑料或熔融材料喷嘴,已沉淀材料和一个能在打印过程中准确移动的工作台。为防止硬化,打印材料从高温喷嘴中挤出,然后直接应用于已沉淀材料上,最后使之快速硬化,而工作台则和喷嘴一起绕转并安置已铺设的打印材料。

粉末床熔融

粉末床熔融运用SLS,即选择性激光烧结技术。玻璃、金属、塑料或陶瓷粉末在高功率激光的作用下烧结在一起。激光扫描每层材料,确认它是最终物体的一部分后,将它烧结在粉末床上。完成各个部分并增加新材料后,粉末床会下降一个层次。此过程将一直持续,直到3D物体打印完成。这种方法的优点是,粉末就可形成支撑结构,不需要额外的支撑物。

薄片层压

薄片层压技术借助外力将材料层粘合在一起,使之最终形成3D打印物体。大部分情况下,这些材料层为聚合物、金属或纸片形成的薄片。使用不同的材料意味着后续操作也不同。例如,纸片是通过胶粘剂胶合和精密刀片切割,从而形成最终产品,而金属片是在CNC,即电脑数值控制下加工成正确的形状,再用超声波焊接在一起。

定向能量沉积

定向能量沉积使用的是多轴机械臂和3D印刷设备。喷嘴喷出粉末(一般是金属)于表面上,然后等离子弧,电子束或其它能源将粉末融化并融合在一起,进而固化成最终物体。

既然您已经了解3D打印领域的一些技术,那么现在是时候学习它们的应用了。