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煎炸烹煮各顯其能——盤點全球主流3D打印技術(shù)
現(xiàn)在市面上已經(jīng)有十幾種不同的烤面包方法,哦不,是十幾種不同的3D打印機的技術(shù),其中比較主流的有SLA、LOM、SLS和FDM等方法。我們將在下面介紹4種目前使用比較廣泛的技術(shù)。

一、SLA技術(shù)
SLA是“Stereo lithography Appearance”的縮寫,即立體光固化成型法。SLA是最早實用化的3D打印技術(shù),采用液態(tài)光敏樹脂原料。其工作原理是,通過CAD設(shè)計出三維模型,利用離散程序?qū)⒛P瓦M(jìn)行切片處理,設(shè)計掃描路徑,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將精確控制激光掃描器和升降臺的運動;激光光束通過數(shù)控裝置控制的掃描器,按設(shè)計的掃描路徑,照射到液態(tài)光敏樹脂表面,使表面特定區(qū)域內(nèi)的一層樹脂固化,加工完畢就生成零件的一個截面;然后升降臺下降一定距離,固化層上覆蓋另一層液態(tài)樹脂,再進(jìn)行第二層掃描,第二層牢固地粘結(jié)在前一層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出后,進(jìn)行最終固化,再經(jīng)打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。
小編按:藥藥,切克鬧,煎餅果子來一套。是不是感覺看完上面這段兒就跟餓得眼暈一樣?沒事,來個煎餅墊墊饑。好,吃完了煎餅,是不是發(fā)現(xiàn)了,這SLA技術(shù)其實就像攤煎餅一樣。就是把液態(tài)的面糊(光敏樹脂)在平底鍋(升降臺)上薄薄地攤開來,然后加熱,一層就攤好了。通常這個時候我們就讓老板加雞蛋加蔥花了,但是SLA的煎餅是要在煎熟的這層上繼續(xù)攤繼續(xù)加熱,一層一層這樣摞起來的。
SLA技術(shù)的優(yōu)點:
1、是最早出現(xiàn)的3D打印技術(shù),成熟度高,經(jīng)過時間的檢驗。
2、由CAD數(shù)字模型直接制成原型,加工速度快,產(chǎn)品生產(chǎn)周期短,無需切削工具與模具。
3、可以加工結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜或使用傳統(tǒng)手段難于成型的原型和模具。
4、使CAD數(shù)字模型直觀化,降低錯誤修復(fù)的成本。
5、為實驗提供試樣,可以對計算機仿真計算的結(jié)果進(jìn)行驗證與校核。
6、可聯(lián)機操作,可遠(yuǎn)程控制,利于生產(chǎn)的自動化。
SLA技術(shù)的缺點:
1、SLA系統(tǒng)造價高昂,使用和維護(hù)成本過高。
2、SLA系統(tǒng)是要對液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備,對工作環(huán)境要求苛刻。
3、成型件多為樹脂類,強度,剛度,耐熱性有限,不利于長時間保存。
4、預(yù)處理軟件與驅(qū)動軟件運算量大,與加工效果關(guān)聯(lián)性太高。
5、軟件系統(tǒng)操作復(fù)雜,入門困難;使用的文件格式不為廣大設(shè)計人員熟悉。
6、立體光固化成型技術(shù)被單一公司所壟斷。 

二、LOM技術(shù)
LOM是“Laminated Object Manufacturing”的縮寫,即分層實體制造法,又稱層疊法成形。箔材疊層實體制作是根據(jù)三維CAD?模型每個截面的輪廓線,在計算機控制下,發(fā)出控制激光切割系統(tǒng)的指令,使切割頭作X和Y方向的移動。供料機構(gòu)將地面涂有熱溶膠的箔材(如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材)一段段的送至工作臺的上方。激光切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪廓用二氧化碳光束對箔材沿輪廓線將工作臺上的箔材割出輪廓線,并將無輪廓區(qū)切割成小碎片。然后,由熱壓機構(gòu)將一層層箔材壓緊并粘合在一起。可升降工作臺支撐正在成型的工件,并在每層成型之后,降低一個層厚,以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層箔材。最后形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件。取出并將多余的廢料小塊剔除,最終獲得三維產(chǎn)品。
小編按:藥藥,切克鬧,煎餅果子來一套,不要蔥花不要蛋,光板餅子來一套。如果說SLA是攤煎餅的話,那么LOM就是切煎餅壓煎餅了。就是把攤好的白餅(箔材)放案板(工作臺)上,拿菜刀(激光器)切出一塊兒,上面再放一塊兒白餅,拿搟面杖(熱壓滾筒)搟瓷實咯,照著底下的樣兒繼續(xù)切,就這么一層層摞起來。
LOM技術(shù)的優(yōu)點:
1、成型速度較快。由于只需要使用激光束沿物體的輪廓進(jìn)行切割,無須掃描整個斷面,所以成型速度很快,因而常用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的大型零件。
2、原型精度高,翹曲變形小。
3、原型能承受高達(dá)200攝氏度的溫度,有較高的硬度和較好的力學(xué)性能。
4、無需設(shè)計和制作支撐結(jié)構(gòu)。
5、可進(jìn)行切削加工。
6、廢料易剝離,無須后固化處理。
7、可制作尺寸大的原型。
8、原材料價格便宜,原型制作成本低。
LOM技術(shù)的缺點:
1、不能直接制作塑料原型。
2、原型的抗拉強度和彈性不夠好。
3、原型易吸濕膨脹,因此,成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理。
4、原型表面有臺階紋理,難以構(gòu)建形狀精細(xì)、多曲面的零件,成型后需進(jìn)行表面打磨。

三、SLS技術(shù)
SLS是“Selective Laser Sintering”的縮寫,即選擇性激光燒結(jié)。SLS打印機工作面由粉末缸和成型缸組成,粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均勻鋪上一層,計算機根據(jù)原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡,有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層后,工作活塞下降一個層厚,鋪粉系統(tǒng)鋪上新粉。控制激光束再掃描燒結(jié)新層。如此循環(huán)往復(fù),層層疊加,直到三維零件成型。最后將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸,并取出成型件。在燒結(jié)之前,整個工作臺被加熱至一定溫度,可減少成型中的熱變形,并利于層與層之間的結(jié)合。
小編按:這會兒煎餅已經(jīng)攤了一大摞,切了一大摞了,面糊眼瞅著也要見底了,想再和點面吧,發(fā)現(xiàn)袋子里面的面粉結(jié)塊了。吶,你去把這疙瘩面塊取出來,我給你講講這面塊是怎么結(jié)成的。哦,不用啊,你知道啊。對,這面粉結(jié)塊是因為水一層層滲過去,面粉吸水粘結(jié)成塊了。不過SLS不是滲水,而是直接用激光燒結(jié)粉末層層疊加的。你說什么?炒面?Sorry, I don’t understand.
SLS技術(shù)的特點
與其它3D打印機技術(shù)相比,SLS最突出的優(yōu)點在于它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說,任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前,可成功進(jìn)行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。由于SLS成型材料品種多、用料節(jié)省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設(shè)計和制造復(fù)雜的支撐系統(tǒng),所以SLS的應(yīng)用越來越廣泛。

四、FDM技術(shù)
FDM是“Fused Deposition Modeling”的縮寫,即熔積成型法,是一種將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加熱熔化進(jìn)而堆積成型方法。FDM工作原理是:加熱噴頭在計算機的控制下,根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息,作X-Y平面運動,熱塑性絲狀材料由供絲機構(gòu)送至熱熔噴頭,在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài),然后被擠壓出來,有選擇性的涂覆在工作臺上,快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降一定高度,再進(jìn)行下一層的熔覆,好像一層層'畫出'截面輪廓,如此循環(huán),最終形成三維產(chǎn)品零件。
小編按:好了好了,我不要Coffee、Tea or Coca-Cola,也不要橙汁兒,你能把手里面舉著的那塊面疙瘩放下來了嗎?咱不炒面了行不,我教你裱花好吧。對,就是裱花。其實吧,F(xiàn)DM用拼音展開了就是F發(fā)面、D蛋糕、M描花,裝置好裱花袋(供絲機構(gòu)),把奶油從裱花嘴(噴頭)擠壓出來,一層一層描花,你看,這樣就成型了是吧。
FDM技術(shù)的優(yōu)點:
1、成本低。FDM技術(shù)用液化器代替了激光器,設(shè)備費用低;原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)污染,使得成本大大降低。
2、采用水溶性支撐材料,使得去除支架結(jié)構(gòu)簡單易行,可快速構(gòu)建復(fù)雜的內(nèi)腔、中空零件以及一次成型的裝配結(jié)構(gòu)件。
3、原材料以材料卷得的形式提供,易于搬運和快速更換。
4、可選用多種材料,如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及醫(yī)用ABS等。
5、原材料在成型過程中無化學(xué)變化,制件的翹曲變形小。
6、用蠟成型的原型零件,可以直接用于熔模鑄造。
FDM技術(shù)的缺點:
1、原型的表面有較明顯的條紋,成型精度相對SLA工藝較低,最高精度0.127mm。
2、沿著成型軸垂直方向的強度比較強。
3、需要設(shè)計和制作支撐結(jié)構(gòu)。
4、需要對整個截面進(jìn)行掃描涂覆,成型時間較長,成型速度相對SLA慢7%左右。
5、原材料價格昂貴。

SLA、LOM、SLS、FDM對比:
綜上所述,魯、川、蘇、粵、閩、浙、徽、湘等菜系各有特色,煎炸烹煮燉炒各自不同。但每一個菜系都是我們深愛著的舌尖上的中國神圣而不可分割的一部分。SLA、LOM、SLS、FDM等3D打印技術(shù),雖然是對應(yīng)不同狀態(tài)的原材料,應(yīng)用不同的成型技術(shù),各有其優(yōu)缺點,但這些優(yōu)缺點的互補,便構(gòu)成了完整的3D打印世界。這個世界里沒有任何一個單項技術(shù)是完美的,我們把所有的不完美的單體組合協(xié)作起來,那才是
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