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3D打印究竟是什么鬼?科普贴为你全力扫盲

2015-09-06 13:12
冷血の爱
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  3D打印可以将电脑里的3D建模文件变成实物,打印过程无需干预而且精度远超手工制作,听起来和用起来都相当炫酷。虽然它火了很久,但在大众面前它们还很神秘。考虑到很多人其实用不着,但又有剁手的冲动,那就是来一发科普好了。

  本文将从“原理、分类、软件和核心部件、打印过程、精度、可用度”等几方面对3D打印和3D扫描进行简单的科普和扫盲。

  原理与技术优势

  3D打印是一种通过堆叠薄层制造三维物体的技术。它的关键词是薄层堆叠,通过不同原理让原料一层层地成型和堆叠。

  虽然听起来高大上,但大概原理只是一个能在XY轴平面上移动的喷头,精确控制原料的位置,打完一层后,平台下移(一般是0.1mm)后再打下一层,直至打印出整个成品。

  对比铣床(通过铣刀对材料从外到内进行切削)、熔铸(融化后倒入模具成型)等传统加工方式,3D打印的最大优势是可以制造有复杂内部空间的成品,而且材料利用率接近100%。

  3D打印的类型

  3D打印原理分类及优缺点

  打印精度对比

  根据原料成型原理的不同,成本从低到高排列,分别是熔积成型、光敏固化、粉末粘接、激光烧结等4种,它们的工作原理如下:

  ˙熔融沉积成型(FDM,全称Fused      Deposition Modeling),喷头将丝状热熔性材料加热融化挤喷出来,材料遇到温度更低的打印平台后凝固,通过层层堆积形成最终成品。

  ˙光固化成型(SLA,全称Stereolithigraphy Apparatus)通过紫外光等光源照射光敏树脂材料,让其逐层凝固成型,通过层层堆积形成最终成品完整的产品。其是最早发展起来、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术。

  ˙粉末粘接(3DP,全称Three      Dimensional Printing and Gluing)通过喷嘴将粘合剂喷喷洒在陶瓷/金属/塑料粉末等材料上,不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程,层层叠加而得到成品。

  ˙激光烧结 (SLS,全称Selecting Laser Sintering)类似上两种技术的混合体,通过大功率激光照射金属粉末等原料,使其烧结/融接。不断重复铺粉、烧结的过程直至完成整个模型成型。它才是工业上经常提到的3D打印。

  成本最高的激光烧结和粉末粘接技术中,一个桌面机型极少,一个连桌面级产品都还没出现。而采用光固化技术的机型,价格一般从20000元起跳,所以现时民用级3D打印机,用的基本都是成本最低的熔积成型技术,很多厂家甚至已经可以把售价控制在2000元左右。所以剁手门槛最低的它们才是本篇科普的主角。

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