三维打印技术（增材制造与3d打印技术）

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三维打印技术

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

小提示

3D打印技术原理分析

1、三维设计

3D打印的设计过程是：先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分割”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来大致模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描来产生三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

2、打印过程

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex系列还有3DSystems‘ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。

打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用3D打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

3、完成

目前3D打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的3D打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。

增材制造与3d打印技术

增材制造是一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一种坐标轴切成无限多个剖面，然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积堆积到一起，形成一个实体的立体模型。

增材制造可以：

1．制造复杂物品。（没有传统加工的限制）

2．产品多样化、不增加成本。（一台打印机，不需要改动模具）

3．生产周期短。

4．不占空间，便携制造。

3d打印的原理和特点

自从1988年世界上第一台3D打印机面世，截止到目前3D打印技术经过了40多年的发展，在很多领域都扮演着重要的角色。3D打印机根据其工作原理，目前主要分为三类，下面小编就给大家科普一下这三类3D打印机的特点和原理。

一、“喷墨式”3D打印机的特点和原理。

喷墨式3D打印机的工作原理是利用喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上形成图层，然后将此图层放置到紫外线下进行处理，之后一层一层的堆叠。这种打印技术简单，成本低，但打印的喷头容易堵塞，限制了更广泛的使用。

二、“挤出式”3D打印机的特点和原理。

挤出式3D打印机根据使用材料可以分为两类：熔融沉积和生物墨水直写两类。基本原理都是利用高温将高分子材料变软，而后拉丝挤出，高温的丝状材料遇冷后凝固。因为挤出压力容易调整，所以适用范围很广，但精度相对比较差，目前世界上挤出式打印的精度最高为百微米级。

三、“激光式”3D打印机的特点和原理。

激光式3D打印机主要分为激光辅助式和光固化两类。前者采用激光代替加热或者是压电，形成空泡，然后挤出滴在*上。后者是让激光点聚集从而使得材料固化，形成特定结构。激光式3D打印精度高，而且速度快，但成本比前两种都高，而且可能会导致细胞损坏。

其实3D打印机有很多发展方向，而且已经完全实现工程化，感兴趣的网友们可以在网上搜索相关材料再仔细研究，也还能买回来小型的在家里自己做很多DIY的尝试。广大网友们，你们觉得3D打印技术怎么样？说出你的看法，欢迎评论区留言交流。

3d打印技术有哪些

3D打印技术类型:

1、FDM：熔融沉积快速成型，主要材料ABS和PLA。

熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、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上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。

2、SLA：光固化成型，主要材料光敏树脂。

光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的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得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm，成形的零件精度较高。

3、3DP：三维粉末粘接，主要材料粉末材料，如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末。

三维印刷(3DP)工艺是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP（Three-Dimensional Printing）专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。

4、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，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。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。

5、LOM：分成实体制造，主要材料纸、金属膜、塑料薄膜。

LOM工艺称为分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。

6、PCM：无模铸型制造技术      

无模铸型制造技术（PCM，Patternless Casting Manufacturing）是由清华大学激光快速成形中心开发研制。该将快速成形技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中来。首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型。由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息。

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