劉亞斌

摘要：本文主要講述了3D打印技術(shù)的原理，對(duì)各種3D打印技術(shù)的介紹及行業(yè)技術(shù)方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：3D打?。怀尚凸に?；3D打印機(jī)

做設(shè)計(jì)，看得見摸不著？直接開模風(fēng)險(xiǎn)大，設(shè)計(jì)不合理怎么辦？

一、原理與方法

3D打?。?D printing），即增材制造，是快速成型一種。

它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。

3D打印技術(shù)從狹義上來說主要是指增材成型技術(shù)，從成型工藝上看3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法通過快速自動(dòng)成型系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型結(jié)合，無需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機(jī)械加工就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周幾大大縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。

二、幾項(xiàng)主流的3D打印技術(shù)及技術(shù)動(dòng)態(tài)

幾類成型方式參數(shù)對(duì)比

1、LOM：分層實(shí)體成型工藝

分層實(shí)體成型系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、原材料存儲(chǔ)與運(yùn)送部件、熱粘壓部件、激光切系統(tǒng)、可升降工作臺(tái)等部分組成。

歷史最為悠久的3D打印成型技術(shù)，也是最為成熟的3D打印技術(shù)之一。

在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)可視化、造型設(shè)計(jì)評(píng)估、裝配檢驗(yàn)、熔模鑄造等方面應(yīng)用廣泛.

2、SLA立體光固化成型工藝（立體光刻成型）

該工藝最早由Charles W.Hull于1984年提出并獲得美國國家專利，是最早發(fā)展起來的3D打印技術(shù)之一。

SLA工藝以光敏樹脂作為材料，在計(jì)算機(jī)的控制下紫外激光將對(duì)液態(tài)的光敏樹脂進(jìn)行掃描從而讓其逐層凝固成型，SLA工藝能以簡(jiǎn)潔且全自動(dòng)的方式制造出精度極高的幾何立體模型.

3、SLS：選擇性激光燒結(jié)工藝

由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其碩士論文中提出的，隨后C.R.Dechard創(chuàng)立了DTM公司并于1992年發(fā)布了基于SLS技術(shù)的工業(yè)級(jí)商用3D打印機(jī)Sinterstation。

在國內(nèi)也有許多科研單位開展了對(duì)SLS工藝的研究，如南京航空航天大學(xué)、中北大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢濱湖機(jī)電產(chǎn)業(yè)有限公司、北京隆源自動(dòng)成型有限公司、湖南華曙高科等。

4、FDM：熔融沉積成型工藝

國內(nèi)的清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京殷華公司、中科院廣州電子技術(shù)有限公司都是較早引進(jìn)FDM技術(shù)并進(jìn)行研究的科研單位。

5、3DP：三維印刷工藝

三維印刷工藝（Three-Dimension Printing，3DP），該技術(shù)由美國麻省理工大學(xué)的Emanual Sachs教授發(fā)明于1993年，3DP的工作原理類似于噴墨打印機(jī)，是形式上最為貼合“3D打印”概念的成型技術(shù)之一。3DP工藝與SLS工藝也有著類似。

6.LSF：激光立體成形技術(shù)

首先在計(jì)算機(jī)中生成零件的三維CAD模型，然后將該模型按一定的厚度分層“切片”，即將零件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列的二維輪廓信息，再采用激光熔覆的方法按照輪廓軌跡逐層堆積材料，最終形成三維實(shí)體零件或需進(jìn)行少量加工的毛坯。

從LSF技術(shù)的原理來看，其成形思路與快速原型（Rapid Prototype，RP）技術(shù)完全一致，即采用全新的增材制造原理實(shí)現(xiàn)零件的成形。因此，它具有一些與RP技術(shù)相同的特點(diǎn)，如柔性好（無需專用工具和夾具）、高度集成、加工速度快等。

二、盤點(diǎn)國外金屬3D打印機(jī)及技術(shù)特點(diǎn)：

（一）、德國EOS，代表機(jī)型EOSINT M280金屬3D打印機(jī)

可使用材料：不銹鋼材料、鈷鉻鉬合金MP1、鈷鉻鉬合金SP1、馬氏體鋼、鈦合金、純鈦、超級(jí)合金IN718、鋁合金。

前不久，德國EOS公司把金屬3D打印機(jī)M280升級(jí)為M290，EOS M290提升了在3D打印過程中的監(jiān)控能力，以保證打印結(jié)果的高品質(zhì)，尤其適合航空航天和醫(yī)療等高精尖行業(yè)的要求。除此之外，作為EOS公司的主力產(chǎn)品，M290在其它方面也做了一些改進(jìn)。

（二）德國Concept Laser公司，代表機(jī)型X系列1000R

X系列1000R大幅面3D打印系統(tǒng)最早亮相是在2012年底的歐洲模具展上，它是Concept Laser公司與弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT）在亞琛聯(lián)合開發(fā)的。該系列機(jī)器最大的輸出重量可達(dá)驚人的1000公斤！

（三）德國DMG，代表機(jī)型：DMG Lasertec 65，5軸加工+3D打印二合一

LASERTEC 65通過粉末噴嘴進(jìn)行激光堆焊與銑削加工共同構(gòu)成的獨(dú)特復(fù)合技術(shù)，為用戶提供全新應(yīng)用和幾何形狀可能。通過LASERTEC 65增材制造工藝，SAUER LASERTEC目前提供將激光堆焊與5軸銑削結(jié)合在一起的復(fù)合加工解決方案。此工藝通過金屬粉末噴涂方式成形，這比在粉床中成形速度最高可快20倍。

特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)3D輪廓，無需底層幾何：例如加工法蘭，加工圓錐，靈活切換激光加工與銑削加工（5軸+3D打印二合一），允許直接銑削最終零件中無法接近的加工部位

（四）德國ReaLizer GMbH，代表機(jī)型：SLM 50

ReaLizer 2004年正式成立，注冊(cè)專利為選擇性激光熔融——Selective Laser Melting（SLM？），公司主要產(chǎn)品：SLM 50桌面型金屬3D打印機(jī)，以及SLM 100和SLM 250工業(yè)級(jí)3D金屬打印機(jī)。

可使用材料：鐵粉、鈦、鋁合金、鈷鉻合金、不銹鋼以及其他定制材料

（五）德國 SLM Solutins GmbH，代表機(jī)型：SLM 500

SLM Solutions是一家總部位于德國呂貝克的3D打印設(shè)備制造商，專注于選擇性激光燒結(jié)（SLM）技術(shù)。公司前身是MTT技術(shù)集團(tuán)德國呂貝克有限公司，2010年更名為SLM Solutins GmbH。而MMT隸屬于英國老牌上市公司MCP技術(shù)，2000年推出SLM技術(shù)，2006年推出第一個(gè)鋁、鈦金屬SLM 3D打印機(jī)。

這種技術(shù)是采用高精度激光束連續(xù)照射包括鈦、鋼、鋁、金在內(nèi)的金屬粉末，將其焊接成型的技術(shù)，而德國SLM Solutions在這一技術(shù)上有著多項(xiàng)專利，居于領(lǐng)先地位。其3D打印機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子、科研、航空航天、工業(yè)制造、醫(yī)療等行業(yè).