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【专业知识】3D打印主流技术优劣对比


发布时间:2019-08-13 来源:互联网 

  伴随3D打印的普及和发展,可以应用的领域也越来越广泛,各种打印技术和打印材料也被相继开发出来。现今主流的三种3D打印机用的打印技术是DLP(数字光处理)、FDM(熔融堆积成型技术)和SLA(激光扫描立体成型技术)。下面介绍一下这三种技术的原理和各自的优劣势。


  一、DLP技术(数字光处理)


  DLP是"Digital Light Processing"的缩写,即为数字光处理。具体来说就是先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。DLP投影技术核心是由数以万计的镜片组成的数字显微镜系统,应用了数字微镜晶片来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。


  优势:


  1. 精度高。DLP目前市场的最高精度可达0.025mm。其在材料属性、细节和表面光洁度方面可以匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

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  2. 速度快。由于每次投射直接成型一个面,工件的长度(X轴长度)和宽度(Y轴长度)尺寸并不影响成型速度,成型速度仅受工件高度(Z轴长度)的影响。


  3. 造价低。由于无需激光头发射激光来固化成型,仅使用成本极低的灯泡进行照射即可满足成型要求。整个系统没有喷射部件,所以没有传统成型系统喷头堵塞的问题,使得维护成本大大降低。


  4. 开源。成本更低,质量更高。


  劣势:


  1. 需要设计支撑结构。


  2. 树脂材料较贵,但成型后强度、刚度、耐热性都有限,不利于长时间保存。


  3. 由于材料是树脂,温度过高会熔化,工作温度不能超过100℃。且固化后较脆,易断裂,可加工性不好。


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  二、FDM技术(熔融堆积成型技术)


  FDM是最常用的3D打印技术,也是最早普及公众的3D打印技术,因为它易于使用且不需要太多的后处理工序,受到不少模型爱好者及工业设计师的青睐。FDM的打印工艺是通过加热喷嘴,利用挤出电机齿轮带动线材挤出熔融打印,加热喷嘴通常安装在运动系统,以此来实现其运动并构建成型区域。喷嘴通过高温加热将线材熔化堆积在打印平台上,在出丝的瞬间冷却并固化以形成层。然后打印底板向下移动再进行另一层的打印,重复该过程直到形成完整的模型。


  优势:


  1. FDM桌面级3D打印机是办公环境的理想选择,此类设备易于操作与维护,并且打印过程不需要其他器材的辅助。


  2. 耗材单一,都以线的方式存在,这些耗材价格相对便宜,耗材使用方便,并且可以长时间储存。


  3. 多材料类型支持,FDM打印工艺所使用的耗材形式虽然单一,但材质是多样式的,主流使用的例如水溶性支撑材料,ABS、PA、PC、TPU等都能通过FDM设备打印产品。现在很多食材比如巧克力也都会使用FDM打印机进行打印做造型。


  4. 打印成型尺寸大。


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  劣势:


  1. 由于工艺打印的问题,通常FDM打印出来的东西表面都会有一种叫层纹的情况出现。


  2. 层与层之间的粘合力,会在一定程度上影响打印件的截面机械强度(层与层之间粘合度间隙大相对会脆很多)。


  3. FDM设备机械运动结构较多,出现机械问题,入门新手用户难以解决处理。


  三、SLA(激光扫描立体成型技术)


  SLA打印技术主要是使用光敏树脂作为原材料, 利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。光敏树脂一般为液态,它在一定波长的紫外光(250 nm~400 nm)照射下立刻引起聚合反应,完成固化。SLA通过特定波长与强度的紫外光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线、由线到面的顺序凝固,从而完成一个层截面的绘制工作。这样层层叠加,完成一个三维实体的打印工作。


  优势:


  1. 打印精度高,成型速度快。


  2. 机器性能高,自动进料技术含量高,层与层之间成型结合稳定。


  3. 支持不同树脂材料。


  劣势:


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  1. 相对FDM及DLP设备来说,设备价格较高且维护成本也高。


  2. 调试难度高,保养维护设备频繁。


  3. 树脂耗材需使用特定波长耗材,耗材价格高。


  3D打印主流技术优劣对比


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