2013年11月12日 星期二

現今3D 打印的技術

現今3D 打印的技術

以下的資料可能比較學術一點,有不少專有名詞,大家細心閱讀吧 !
一般我們現在會接觸到(或家用玩家會用到)的有 :

FDM(Fused deposition modeling) - 參考影片


例子 : makerbot replicator 2
   S.Scott Crump在20世紀80年代後期開發的熔融沉積成型(FDM ) ,由Stratasys公司於1990年商品化。 隨著這項技術的專利期滿,現在有不少開源開發的討論會研究3D打印機(例如RepRaps )和許多商業和個人的研究,使得3D打印的成本大幅下降。

熔融沉積成型使用的塑料絲或金屬絲,被繞在一個線圈,連接在一個擠壓噴嘴上。噴嘴加熱熔化的材料,在水平(X,Y)和垂直(Z)兩個方向上移動,其移動路徑由電腦跟據CAM (computer-aided manufacturing)軟件包控制。原料由擠出熱塑性材料的加熱部件加熱後由噴嘴擠出,從而堆疊成形。步進馬達或伺服馬達通常採用以移動擠壓頭。

用作原料的,包括有丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(ABS) ,聚碳酸酯(PC) ,聚乳酸(PLA ) ,高密度聚乙烯( HDPE ) ,PC / ABS ,聚苯砜( PPSU ) 等。

基於FDM技術的特性,在成品的形狀上有一定的限制。例如, FDM通常可以產生鐘乳石狀結構,因為他們不能在懸空情況下造型。而過薄的支撐結構都應該避免。(資料來自WIKI)

PP(Plaster-based 3D printing) / Powder bed and inkjet head 3d printing - 參考影片


Powder bed and inkjet head 3d printing 是一種可使數碼化數據成型的技術。這項技術最初是在麻省理工學院開發及後 Z Corporation 於1995年取得獨家許可權。

如其他許多立體成型技術一樣,電腦程式把要打印的件物分析成許多薄片的橫切面。如噴墨式打印機的打印頭來回走過粉末床,部分被選取的平面形狀會粘合并硬化成形,重複這過程便會形成立體形狀。

最後清除多餘的粉末就會得到想要的物件。(資料來自WIKI)


例子 : formlabs  The From 1

DLP (Digital Light Processing) - 參考影片


DLP投影3D列印的成型原理是利用直接照燈成型技術(DLPR)把光敏樹脂在極短的時間內成型,資料由電腦軟體進行分層及建立支撐,再輸出黑白色的 Bitmap檔,每一層的Bitmap檔會由DLPR投影機投射到工作臺上的感光樹脂,使其固化成型。(資料來自http://www.ez3dprinter.com)


SLA(Stereo Lithography Appearance參考影片



用特定波長與強度的鐳射聚焦到光固化材料表面,使之由點到線,由線到面順序凝固,完成一個層面的繪圖作業,然後升降臺在垂直方向移動一個層片的高度,再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。

首先,通過CAD設計出三維實體模型,利用離散程式將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的資料將精確控制鐳射掃描器和升降臺的運動;
其次,鐳射光束通過數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑 照射到液態光敏樹脂表面 , 使表面特定區域內的一層樹脂固化後,當一層加工完畢後,就生成零件的一個截面;
然後,升降臺下降一定距離,固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二固化層牢固地粘結在前一固化層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。最後,將原型從樹脂中取出後,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到客戶所要求的產品。(資料來自http://tmtctw.cn/)

PolyJet 3D (stratasys獨家的......) - 參考影片


例子 : Connex 260
PolyJet 3D 打印與噴墨文件打印類似。但PolyJet 3D 打印機並非在紙張上噴射墨滴,而是將液體光聚合物層噴射到托盤上然後用紫外線將其固化。一次構建一層,直至創建一個3D 模型或原型。可處理和立即使用完全固化的模型,無需額外進行後續固化。 3D 打印機還會將特別設計的凝膠類支撐材料與所選的模型材料一起噴射,以支撐懸垂和復雜的幾何圖形。可用手和用水輕鬆將其除去。
PolyJet 3D 打印技術具有快速原型製造的諸多優勢,包括卓越的質量和速度、高精度以及範圍廣泛的材料等。基於PolyJet 技術,Stratasys 出品的Objet Connex 3D 打印機是唯一可在同一打印任務中將不同3D 打印材料融入同一3D 打印模型的疊加性製造系統。(資料來自www.stratasys.com)

其他一些現有的技術 :
EBF(Electron-Beam Freeform Fabrication) - 參考影片
DMLS (Direct metal laser sintering參考影片 (這是生產商的宣傳片)
EBM (Electron-beam melting參考影片
SLM (Selective laser melting參考影片
SHS (Selective heat sintering)
LOM (Laminated-object manufacturing參考影片1  參考影片2 參考影片3 (這是生產商的宣傳片) 
DLP (Digital-Light Processing) - 參考影片

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