科普教堂:什么是3D打印
3D打印和我们经常见到的普通打印到底有哪些区别?首先,普通打印机打印的是平面的文件,使用的耗材为墨水或者碳粉等,而3D打印机打印出来的却是立体的实物。这些实物的模型是利用计算机的3D建模软件建立并进行切片,切片数据被转换为特殊的代码传输给3D打印机,3D打印机按照切片数据将3D模型逐层打印出来,最终打印成实物。当然,3D打印机使用的耗材也更加多样性,主流的3D打印技术类型有以下几种:
一、FDM(熔融沉积快速成型):主要材料ABS和PLA等
熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如PLA、ABS、尼龙等,以丝状供料,材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层基础上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。
二、SLA(光固化成型):主要材料光敏树脂
光固化成型是最早出现的快速成型工艺,其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。光固化成型是目前研究最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm,成型的零件精度较高。
三、DLP(光固化成型):主要材料光敏树脂
DLP成型技术和SLA成型技术比较相似,不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,因此速度比同类型的SLA立体打印技术速度更快。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。
四、SLS(选择性激光烧结):主要材料粉末材料
SLS工艺又称为选择性激光烧结,SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。
相关政策:3D打印政策
随着全球各主要经济体都在大力推进工业4.0制造业的复兴,工业4.0正在全球范围内发挥越来越重要的作用,工业机器人、3D打印、工业物联网、云计算、虚拟现实和人工智能等的迅速发展将为整个人类文明的走向带来巨大变革。
2015年5月19日,国务院正式印发了《中国制造2025》。这份被认为是中国版的“工业4.0"发展规划,在该规划中,3D打印(增材制造)作为代表性的新兴技术占有重要位置,在全文中共出现6次,贯穿于背景介绍、国家制造业创新能力提升、信息化与工业化深度融合、重点领域突破发展等重要段落,并融入于推动智能制造的主线。
应用领域:3D打印能做什么
在全球市场上,3D打印应用领域集中在消费电子产品、工业器械、汽车、航空航天、医疗、牙科、建筑或科研等领域。在我国,3D打印在个人使用方面已经拥有较强的基础,并逐步在向家庭应用延伸;在教育领域正逐渐全面普及,并在企业应用领域不断扩大。