3D打印机有哪些类型及其优缺点分析?

SLS即选择性激光烧结技术,由德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.在1989年开发。该工艺主要处理粉末材料,具体过程是将料粉涂抹在成型件表面并刮平,然后用高强度CO2激光扫描新铺层的截面,使粉末在激光辐照下烧结在一起,并粘结到下层零件上。每完成一层烧结,就铺上新粉继续选择性烧结下一段,如此循环。

关于3D打印机的I3结构,它确实和普通的DIY模式很不一样,看起来更像商业设备。这种结构的运动主要依靠电机驱动同步带,让打印头在XY轴上移动,而打印平台只需通过丝杠马达在Z轴上下运动。因为打印头能自由在XY轴移动,所以能最大化利用打印空间,这也是为什么大型工业3D打印机常选这种结构。它的优点很明显:结构简单,对新手很友好;开放式设计方便升级和维修;双Z轴电机让运动更稳定。不过缺点也不少:框架装配精度低影响印刷精度,Y轴移动平台增加了位移风险,而且打印速度通常比较慢。

SLA即光固化成型技术,主要使用光敏树脂作为材料。这是最早出现的快速成形技术之一,原理是利用特定波长和强度的紫外光照射液态树脂,使其发生光聚合反应,从而由液态变为固态。这项技术研究最多也最成熟,通常层厚在0.1到0.15毫米之间,因此成型零件的精度相当高,适合对细节要求较高的场景。

3DP即三维粉末粘接技术,主要使用陶瓷、金属或塑料等粉末材料。这项技术由麻省理工学院的Emanual Sachs等人发明,早在1989年就申请了核心专利。它的工艺类似于SLS,也是通过粉末材料来构建零件,属于非晶态微滴打印领域的重要技术之一。

LOM即分层实体制造技术,由美国Helisys公司的Michael Feygin在1986年开发,推出了Lomo-1050和Lomo-2030等机型。它主要使用纸张、塑料薄膜等薄膜材料,板材表面预先涂有热熔胶。通过层层粘结和切割来形成实体。

PCM即无模铸型制造技术,是由清华大学激光快速成型中心开发的创新技术。它将快速成型技术与传统的树脂砂铸造工艺相结合。首先根据零件CAD模型得到铸件模型,然后从STL文件中提取截面轮廓信息,并基于层信息生成控制信息,从而完成无模铸造制造。

3D打印机主要分为FDM、SLA和SLS三种常见类型。FDM也就是熔融沉积成型,常用ABS和PLA等材料。它是通过加热喷嘴熔化丝状热塑性材料,然后沿着截面轮廓挤出并迅速凝固堆叠。这种机器容易操作,维护成本低,而且相对干净,不需要刺激性化学药剂,体积小巧适合放在桌面上。但是,它的缺点是表面会有明显的堆叠纹路,成型速度较慢,而且喷头容易堵塞。