三维立体打印机

更新时间:2021-02-21 17:56

三维立体打印机是一种连接电脑并把电脑中的信息输出的设备(工作方式与喷墨打印机有些类似);不同的是三维立体打印机输出的是真实的物体模型。(而传统的打印机只能输出到纸张等平面上)

产品简介

三维立体打印属于一种快速成型(Rapid prototyping)技术,是一种由CAD(计算机辅助设计)数据通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。这一成型过程不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状。它可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的设计转化为模型,甚至直接制造零件或模具,从而有效的缩短产品研发周期、提高产品质量并缩减生产成本。

工作方式

三维打印机采用分层加工,叠加成型方式来“造型”,会将设计品分为若干薄层,每次用原材料生成一个薄层,再通过逐层叠加获得3D实体。这一点它与喷墨打印机工作方法十分类似,3DP是一层一层地印,而喷墨打印机是一条直线一条直线地喷,通过若干直线的叠加形成图像(文字)。 当然原理相仿的3DP技术与FDM技术在实现细节上还存在较大差异, 也导致了产品的性质和用途各不相同。

三维打印过程

总体来说,无论三维打印机使用了何种方法,它的打印过程通常都是相同的。Ian Gibson、David W. Rosen和Brent Stucker出版了《叠层制造技术:直接数字制造的快速成型》(Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing)一书,其中列出了叠层制造(AM)过程中通用的八个步骤:

第一步:计算机辅助设计(CAD)——用CAD 软件建造一个三维模型。此软件通过使用某些材料的科学数据,建造出一个虚拟模型,从而预测打印出的物体在不同的情况下将怎样运作。此外,通过这种方法,该软件能为成品结构的完整性提供一些线索。

第二步:转到STL——从CAD制图转换到STL模板。STL是标准镶嵌语言(standard tessellation language)的英文缩写,STL是1987年为三维制造系统开发出的文件格式,供立体光固化成型(stereo lithography apparatus,SLA)设备使用。

第三步:转到AM机器和STL文件处理——AM的使用者将STL的文件拷贝到计算机中,由计算机控制三维打印机工作。在这里,使用者能够指定打印尺寸和方向。这和你用平面打印机进行双面打印或调整横纵方向一样。

第四步:设置机械——对于怎样为新的打印工作做准备,每一台机器都有它独特的需求。这不仅包括填充聚合物、粘合剂和打印机所需要的其他材料,同时也需要安装一个托盘作为基础,或者使用一种能够建立水溶性支撑结构的材料。

第五步:建造——让每台机器都做它自己的工作;建造过程几乎是自动化的。每一层通常是0.1毫米厚,有时也会厚一点或薄一点。这取决于物体的大小,使用的材料和打印机本身。建造过程可能会持续数小时甚至数天。在这个过程中要定期检查进度,确保无误。

第六步:移出——将打印好的产品(或一些情况下的多个产品)从机器里取出来。这时要采取相应的保护措施以避免对人身造成伤害,例如戴上手套是为了远离高温的表面或者有毒的化学物质。

第七步:后期加工——对许多三维打印机打印出的产品需要做一些后期处理,包括了刷去所有的残留粉末,或是冲洗产品以除去水溶性的支撑结构。由于一些材料需要时间硬化,所以刚打印出的产品在这个环节是十分脆弱的。因此我们要倍加小心以确保它不被损坏。

第八步:应用——使用这一打印产品。

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