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史上最全的3D打印材料分析(没有之一)

2015-09-10 11:51
seele_jin
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  最近几年经常听到3D这个词,比如3D电影、显示、扫描、3D打印技术。首先我想给3D打印技术做一个比较完整的定义,3D打印技术是在计算机中将物体的三维模型通过分层软件分成若干层,通过3D打印设备在一个平面上按照分层图形、将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏和在一起,逐层累计叠加最终形成一个物体。

  3D打印技术的特点:制作周期短、个性化制造、制作材料多样、制作成本相对低、应用行业领域广。

  根据3D打印技术的特点以及所使用的材料,我们分为五大类,光敏固化成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结、分层实体制造,最后的3D打印技术。

  光固化以液态光敏树脂为原材料,在计算机控制下对紫外激光对液态树脂逐点扫描,产生光聚合反应,如此反复直至完成整个零件的固化成型。

  分层实体制造:根据临建分层几何信息,切割箔材和纸张等,将所获的层面粘接成三维实体。

  选择性激光烧结:采用激光有选择的逐层烧结固定粉末,叠加生成预定形状的三维实体零件的一种3D打印方法。

  熔融沉积成型:将热塑成性材料丝通过加热器的挤压头熔化为液体,由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动,以固定的速率进行熔体趁机。

  下面重点讲一下金属3D打印技术。金属3D打印技术是当今3D打印技术中最前沿最优潜力的技术,可以分为三种,选区激光熔化、激光近净成形技术,电子束熔融。

  3D打印材料,现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个,打印材料和设备。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料。它的形态一般是粉末状、丝状、层片状、液体状。

  工程塑料,强度、硬度、耐冲击性、耐性、抗老化性均比较优秀。光敏树脂由聚合物单体和预聚体组成的,在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化。橡胶类材料,这种材料具备多种级别的弹性,它具有的硬度、断裂伸长率、抗撕裂程度和拉伸强度,使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用。陶瓷材料,具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。金属材料,3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、不锈钢、铝合金、高温合金等,此外还有贵金属打印材料。所有的材料当中钛合金尤其受到重视,因为密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高、是理想的航天航空材料,特别适合利用激光3D打印技术。不锈钢是目前最便宜最廉价的3D打印材料,经常被用作首饰、功能构件等的3D打印。高温合金因其强度高、化学性质稳定,不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素目前已经成为航空工业应用的主要3D打印材料。

  金属材料之所以打印难度很大,是因为金属的熔点很高,涉及到金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程,需要考虑的问题包括形成的晶体组织是否良好、杂质和空隙大小等,另外快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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