三維打印成型

1、快速成型技術(shù)重點(diǎn)介紹之三維打印成型快速成型技術(shù)重點(diǎn)介紹之三維打印成型(3dp)(3dp)快速成型技術(shù)簡(jiǎn)介快速成型技術(shù)簡(jiǎn)介快速成形技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。1、從成形角度看，零件可視為“點(diǎn)”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點(diǎn)”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。2、從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件?？焖俪尚图夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)快速成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 制造原型所用的材料不限，各種金屬和非

2、金屬材料均可使用； 原型的復(fù)制性、互換性高； 制造工藝與制造原型的幾何形狀無(wú)關(guān)，在加工復(fù)雜曲面時(shí)更顯優(yōu)越； 加工周期短，成本低，成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，一般制造費(fèi)用降低50%，加工周期節(jié)約70%以上； 高度技術(shù)集成，可實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化；快速打印技術(shù)分類快速打印技術(shù)分類光固化快速成型（SLA)分成實(shí)體制造（LOM)選擇性激光燒結(jié)（SLS)融熔沉積成型(FDM)三維打印成型(3DP)快速成型技術(shù)發(fā)展歷程快速成型技術(shù)發(fā)展歷程 1984年，查爾斯.赫爾研發(fā)了3D打印技術(shù)。1986年，該技術(shù)獲得專利，查爾斯.赫爾將其命名為立體光刻技術(shù)，并成立了3D Systems公司，開發(fā)了第一臺(tái)商用3D打印機(jī)。

3、1987年，DTM公司（現(xiàn)在為BFGoodrich公司的附屬公司）開發(fā)了選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，并且進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用。 1988年，3D Systems公司開發(fā)出SLA-2502設(shè)備，并向公眾出售。同年，斯科特.克倫普研發(fā)了熔融沉積成型（FDM）技術(shù)，并于1989年成立了Stratasys公司。 1991年，Helisys公司售出了第一臺(tái)分層實(shí)體制造（LOM）系統(tǒng)。 1993年，麻省理工學(xué)院獲得了“三維打印技術(shù)”的專利，該技術(shù)類似于二維打印機(jī)中使用的噴墨印刷技術(shù)。 1996年，3D Systems公司推出“Actua 2100”快速成型機(jī)。同年Stratasys公司推出“Genisys”

4、，Z公司推出“Z402”，第一次使用了“3D打印機(jī)”的稱謂。 1997年至今“3D打印機(jī)”陸陸續(xù)續(xù)被各大廠商推出，各種3D打印產(chǎn)品問世。 2005年，Z Croooration推出了世界上第一臺(tái)離精度彩色3D打印機(jī)一SpeCTRum 2510，同一年，英國(guó)巴恩大學(xué)的Adrian Bowyer發(fā)起了開源3D打日機(jī)項(xiàng)目RepRap，目標(biāo)是通過3D打印機(jī)本身，能夠制造出另一臺(tái)3D打印機(jī)。 2008年，第個(gè)基于RepRap的30打印機(jī)發(fā)布，代號(hào)為“Darwin”，它能夠打印自身50%元件，體積僅個(gè)箱子大小。 2011年8月，世界上第一架3D打印飛機(jī)由英國(guó)南安營(yíng)敦大學(xué)的工程師劍建完成。9月，維也納科技大

5、學(xué)開發(fā)了更小、更輕、更便宜的3D打印機(jī)，這個(gè)超小3D打印機(jī)重1.5kg，報(bào)價(jià)約1200歐元。 201 2年3月，維也納大學(xué)的研究人員宣布利用二光子平板印刷技術(shù)突破了3D打印的最小極限，展示了一輛長(zhǎng)度不到0.3mm的賽車模型。三維打印成型三維打印成型三維打印成型技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)將CAD模型沿一個(gè)方向離散成一系列二維截面圖，然后根據(jù)截面圖的信息，逐層打印堆積成型的快速成型的方法。在每一層截面打印的過程中，利用精密噴頭在預(yù)先鋪好的粉料上選擇噴射溶液，打印出截面圖形并將打印截面區(qū)域粉末粘連起來(lái)，然后將已打印的粉末平面下降一定高度并在上面鋪上一層粉末，準(zhǔn)備下一層的打印。如此循環(huán)，逐層堆積粘接，直至整個(gè)C

6、AD所有截面全部打印完成，經(jīng)過熱處理，出去未粘接粉末，就得到實(shí)體三維模型。三維打印成型的發(fā)展三維打印成型的發(fā)展 1997年美國(guó)Z corporation 得到麻省理工的專利授權(quán)后，推出一系列的打印成型系統(tǒng)，該成型的粉末材料主要為淀粉或環(huán)氧樹脂，通過水性粘結(jié)劑噴射到粉末表面將其粘結(jié)起來(lái)，主要用于制作概念模型。1998年Grau等人采用三維打印成型方法制作AI2O3陶瓷模具。1995 年，美國(guó) MicroFab 公司 研究了金屬液滴噴射成型實(shí)驗(yàn)，通過改變壓電噴射系統(tǒng)的振動(dòng)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊料液滴噴射的控制，并隨著噴頭在平面上的精確運(yùn)動(dòng)，焊滴被準(zhǔn)確地噴射到基板上，從而成型微細(xì)結(jié)構(gòu)件。美國(guó) 3D Syst

7、ems 公司采用呈線性排列的多個(gè)熱噴頭，選擇性地噴射液滴，逐層噴射熔化的熱塑性塑料。以色列 Objet公司推出的 Objet Quadra 三維打印成型系統(tǒng)，利用壓電噴射原理噴射光敏聚合物液滴，并采用紫外光逐層固化。2011 年 Objet 公司推出了適用于三維打印醫(yī)療和牙科用戶的新型生物相容性材料，該新型材料適用于需要長(zhǎng)期皮膚接觸和短期粘膜接觸的應(yīng)用情況。Objet 推出的 Objet260 Connex 多材料三維打印機(jī)能夠同時(shí)噴出兩種材料的技術(shù)，可以同時(shí)打印結(jié)合柔性和剛性材料，或者結(jié)合透明和不透明部件的模型。日本的Kawamoto 等人構(gòu)建了基于靜電式噴射原理的三維打印系統(tǒng)，可用于噴射高

8、粘度液體，且成型精度極高。 在國(guó)內(nèi)，臺(tái)灣的成功大學(xué)和臺(tái)北科技大學(xué)研制出了基于商用壓電噴墨打印機(jī)構(gòu)建的三維打印設(shè)備，對(duì)石膏、淀粉等粉末材料進(jìn)行了相關(guān)的成型研究，該類三維打印設(shè)備成本較低，而且具有較高的噴射成型精度。同濟(jì)大學(xué)研制出了基于美國(guó)惠普公司的熱氣泡式商用噴墨噴射系統(tǒng)的三維打印設(shè)備，利用該設(shè)備噴射自行配制的粘結(jié)材料，液滴噴射兩種方案液滴噴射兩種方案 在三維打印成型領(lǐng)域研究中，一般都采用熱氣泡式噴嘴噴射成型材料或者粘結(jié)材料，通過加熱產(chǎn)生熱氣泡的方式噴射微滴這種方式不可避免地對(duì)噴射的材料性質(zhì)產(chǎn)生影響，特別是對(duì)三維打印成型在生物、制藥等新興領(lǐng)域的應(yīng)用約束較大。 針對(duì)目前三維打印成型領(lǐng)域存在的問題，

9、本研究中提出了在三維打印成型系統(tǒng)中采用壓電式噴嘴噴射產(chǎn)生微滴的思想，避免噴射時(shí)的加熱問題；并基于壓電式噴墨打印機(jī)開發(fā)新型的三維打印成型系統(tǒng)，降低設(shè)備費(fèi)用；同時(shí)開發(fā)新的成型材料和溶液，提高粉末之間的粘結(jié)強(qiáng)度，降低三維打印成型的材料成本。 連續(xù)式噴射技術(shù)材料利用率低，可控性較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合用于三維打印成型中。按需式噴射最大液滴直徑較小，精度高，而且壓電式按需噴射技術(shù)可以噴射更高粘度的液體，可以用于三維打印成型中粘結(jié)劑的噴射。壓電式按需噴射技術(shù)無(wú)需加熱，對(duì)噴射材料無(wú)不良影響。三維打印成型的應(yīng)用三維打印成型的應(yīng)用原型制造：原型制造：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后，通過3D打印機(jī)打印出來(lái)模型，能夠讓設(shè)計(jì)制造部門更好的改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。模具制造模具制造：用三維