3d打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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1、3D打E啦:2018-02-0920:29:38科技傳播2018年3期劉嘉和+徐銘作+何懿琳+螢子恒摘要3D打印正在引發(fā)傘球制造業(yè)革命性變革，該技術(shù)通過3D軟件建模結(jié)合打印機(jī)成型，討以靈活地實(shí)現(xiàn)不同材料在任意空間上的增材制造，快速、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型，大大節(jié)約原材料和縮短產(chǎn)品制造周期。文章綜述了3D打印的兒種典型成型技術(shù)，以及3D打印技術(shù)的應(yīng)用情況和前梁。關(guān)鍵詞3D打?。涸霾闹圃欤粦?yīng)用領(lǐng)域：發(fā)展趨勢屮圖分類號TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1674-6708(2018)204-0104-023D打印(ThreeDimensionPrinting，簡稱3

2、DP)是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過數(shù)控系統(tǒng)將專用的打印原材料，通過層層打印堆積材料實(shí)現(xiàn)實(shí)體成型制造。3D打印也被通俗的稱為分層制造、增材制造、快速成形或由成形等。我國羋在四五千年以前，就己經(jīng)開始通過“等材制造”的途徑冶鑄青锏器皿。18世紀(jì)工、Ik革命推動了各種機(jī)床的發(fā)展，并形成車、銑、刨、磨等工藝實(shí)現(xiàn)了材料的“減材制造”。3D打印技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，1986年美國科學(xué)家CharlesHull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D打印機(jī)并成立了3DSystems公司，開啟了“塘材制造”吋代［1］。經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展，3D打印技術(shù)屣現(xiàn)山獨(dú)特的快速成型技術(shù)優(yōu)勢

3、，在國內(nèi)外掀起新一輪研究熱潮。1幾種典型的3D打印技術(shù)3D打印技術(shù)根據(jù)成型原理不同所用的原材料以及應(yīng)用行、Ik也有所不同，B前應(yīng)用較廣的幾種典型3D打印成型技術(shù)包括［2-3J:1)熔融沉積打印技術(shù)(FusedDepositionModeling,FDM)。熔融材料三維打印通過加熱熱幣性絲材至熔融態(tài)，經(jīng)可控運(yùn)動軌跡的噴頭擠出并迅速固化打印材料，沿產(chǎn)品截面切片輪廓和規(guī)劃的運(yùn)動軌跡，層層打印疊加形成零件實(shí)體成型。FDM打印原材料-般是熱塑性材料，如聚乳酸、聚碳酸酯髙聚物、尼龍等。這種工藝發(fā)展極力迅速，不需耍額外激光等髙能融化材料，使用維護(hù)簡單，成本較低

4、。目前FDM系統(tǒng)在全球己安裝3D設(shè)備屮的份額敁大。2)3D打印技術(shù)(3DPrinting,3DP)。3DP技術(shù)采用3D打印機(jī)，以粉末(如石膏粉末、陶瓷粉末、ffl料粉末等)和粘結(jié)劑為基本成型耍紊，通過將粘結(jié)劑打印在平鋪的粉末薄層上，以打印橫截面數(shù)據(jù)在該層創(chuàng)建三維實(shí)體模型，隨后工作臺下降一個單位層厚，再重復(fù)下一層打印，逐層堆砌。采用這種技術(shù)打印可進(jìn)行多色彩打印，模型樣品所傳遞的信息較大，是0前最力成熟的彩色3D打印技術(shù)，其缺點(diǎn)足岑件精度和強(qiáng)度偏低。3)立體光同化成型技術(shù)(StereoLithographyAppearance,SLA)。立體光阿化成

5、型法采用液態(tài)光敏樹脂原料，其成型時先通過CAD設(shè)計出三維模型，并將模型進(jìn)行切片處理，規(guī)劃掃描路徑，然后控制激光掃描器和升降臺的運(yùn)動軌跡，照射液態(tài)光敏樹脂使其閻化。SLA打印原材料為特定的光敏樹脂，打印機(jī)及原材料均較貴，成型產(chǎn)品較脆，不易保存，但其打印精度髙。主耍用于打印小型模具、模型、成指首飾等小部件。另有DLP激光成型技術(shù)和SLA技術(shù)相似，不同的足，它使用的固化光源為高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀，其成型吋通過光源閣案整M固化(面固化)液態(tài)光聚合物，而SLA技術(shù)依靠控制光源運(yùn)動軌跡（線固化）固化，因此DLP打印效率更髙。此類技術(shù)成型精度

6、商，打印產(chǎn)品的精度和粗糙度可達(dá)到注塑成塑工藝的質(zhì)4）選區(qū)激光燒結(jié)/熔融技術(shù)（SelectiveLaserSintering/Melting，SLS/SLM）。選區(qū)激光燒結(jié)/熔融技術(shù)采用粉末為打印材料，打印過程屮，平鋪的粉末通過控制髙能激光融化規(guī)劃區(qū)域的材料，選擇性地融化、燒結(jié)材料使之同化，打印完一層再鋪粉打印下一層，通過這種過程循環(huán)，粉末層層熔融堆積成三維實(shí)體。另外，電子束融化技術(shù)（ElectronBeanMelting，EBM）與SLS/SLM成型技術(shù)類似，不同的是，該技術(shù)通過高能電子束加熱融化材料。這2種技術(shù)成型原理均較復(fù)雜，成型條件設(shè)備及材

7、料成本萵，打印材料可以是尼龍、蠟、陶瓷、金屬等，其打印產(chǎn)品成型精度高，力學(xué)性能好，在航空航天、生物醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。23D打印技術(shù)的應(yīng)用H前3D打印技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、建筑、消費(fèi)品等諸多領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用，傳統(tǒng)制造經(jīng)常導(dǎo)致一些部件無法制造或者制造成本很高，生產(chǎn)周期很長，但使用3D打印技術(shù)可以帶來更大的自由度，因此，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［4扒1）工、Ik領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，3D打印機(jī)可以打印出汽車、航天等需耍的零件，有效地避免了傳統(tǒng)岑部件研測商投入和長耗時的弊端。如以航空工業(yè)燃機(jī)葉片為例，該葉片擁有十分復(fù)雜的內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)，如果采用常規(guī)的流

8、程一般需要2年的吋間去設(shè)計、開發(fā)及測試新款燃機(jī)葉片，但通過3D打印我們可以縮短減少90%的原型制作時間。此外在工業(yè)制造領(lǐng)域，產(chǎn)品概念設(shè)計