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3D打印立体字、发光字原理解析

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发表于 2018-5-1 15:18:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

3D打印立体字、发光字原理解析


3D打印立体字(又名:三通立体字,)通俗的讲就是利用三维快速成型的增材技术制作出在一个平面上使人们可直接看到一个三维立体字符,字符既可有凸也可有凹,给人们以很强的视觉冲击力。这主要是运用了新材料、新工艺、新设备等机电一体化技术,选用3D打印快速成型的方式来制作和体现的。三通立体字所选主要材料为光敏树脂类和工程塑料类。


中文名

3D打印立体字

别    称

三通立体字

原    理

三维快速成型


3D打印立体字原理

  
  3D打印技术源自19世纪美国研究的照相雕塑和地貌成型技术,学界将其称为“快速成型技术”。1986年美国科学家查尔斯·胡尔利用一种叫光敏树脂的液态材料,发明出世界上第一台3D打印机。随后胡尔以这种技术为基础成立了世界上第一家3D打印设备公司3D Systems,并于1992年卖出了第一台商业化产品。上世90年代3D技术经历过一波快速发展,例如1989年美国得克萨斯大学卡尔提出选择性激光烧结(SLS)技术,1990年麻省理工学院申请了“三维印刷技术”专利等。本世纪至今全球越来越多的公司先后涉足3D打印制造,目前全球已经产生两家行业巨头Stratasys公司和3D Systems。
    
  据统计, 2015年3D打印市场规模达到50亿美元,预计未来3—5年世界3D打印市场将保持快速增长的势头。


3D打印原理——分层制造,逐层叠加
    
  “3D打印”是一类将材料逐层添加来制造三维物体的“增材制造”技术的统称,其核心原理是:“分层制造,逐层叠加”,类似于高等数学里柱面坐标三重积分的过程。区别于传统的“减材制造”,3D打印技术将机械、材料、计算机、通信、控制技术和生物医学等技术融合贯通,具有缩短产品开发周期、降低研发成本和一体制造复杂形状工件等优势,未来可能对制造业生产模式与人类生活方式产生重要的影响。
    
  按照3D打印的成型机理,通常将3D打印分为两大类:沉积原材料制造与黏合原材料制造,涵盖十多种具体的三维快速制造技术,较为成熟和具备实际应用潜力的技术有5种:SLA-立体光固化成型、FDM-容积成型、LOM-分层实体制造、3DP-三维粉末粘接和SLS-选择性激光烧结。


技术类型与材料共同决定应用范围
    
  具体到细分类型,不同的成型原理对材料的要求也不同。目前SLA技术主要采用液态光敏树脂,FDM技术主要使用丝状热熔性塑料,LOM使用薄膜材料,SLS使用金属粉末,而3DP可使用金属粉末或塑料粉末等。反过来讲,材料本身的物理特性又会限制不同技术的应用。

  
  立体光固化成型的成形速度快,精度相对较高,且外形表面好,但限于光敏树脂的物理特性和材料成本较高,应用范围受局限。


    
  目前3D打印技术中唯一可桌面化的技术是FDM,这种技术,使用ABS或PLA丝状、线状材料制作玩具;而在工业中FDM使用的丝状才来主要是工程塑料,其产品多为塑料件、铸造蜡模和样件等。SLS是3D技术中最具潜力制备功能性零件的技术,SLS可再细分为金属粉末和粘结剂混合烧结、金属粉末激光烧结和金属粉末压坯烧结;SLS主要优势是制作相对高强度的金属制品,在高端制造领域中完成样件功能试验或装备模拟。南京航空航天大学用Ni基合金混铜粉进行烧结成型的试验,成功地制造出具有较大角度的倒锥形状的金属零件。


与传统减材制造技术相比,各有用武之地
    
  传统机械制造是基于削、钻、铣、磨、铸和锻等“减”材制造基本工艺的组合,工件的制造一般要经过多个工艺的组合才能完成。而3D打印技术秉承“分层制造,逐层叠加”核心原理,是一体成型技术,一台3D打印机就可以完成整个工件的制造。从工业应用领域来看,目前3D打印适于小批量、造型复杂的非功能性零部件;大多在汽车、航天等领域内用于制造样件和模具等;而传统的机加工制造就适用于大规模、需要量产的部件,并广泛应用在几乎所有领域。从使用的材料来分析,受制于技术的需要,3D打印技术目前使用的材料多为塑料、光敏树脂和金属粉末等材料,这与传统机加工可以使用几乎任何材料相比要少很多。但3D打印就像其技术特点一样,几乎不产生浪费,材料的利用率可超过95%;而传统的“减”材制造,不同程度要产生许多废料。


未来可能与传统制造业优势互补
    
  如今,3D打印技术已经在社会公众中引起了较大的反响,多个企业宣布即将进入或已经进入3D打印领域,业界也有学者认为3D打印将是推动第三次工业革命的重要内容,将在制造业掀起颠覆性的革命。3D打印技术本身也在不断改进,不断有新的应用材料出现,应用领域也在逐步拓展。武汉智垒经过半年的研发,三次改版,推出几款发光字3D打印机,一经推出便引起的强烈的关注,为您带来高性价比,高稳定性的发光字3D打印机。并且提供免费的技术教学,让您玩转发光字3D打印机。如需进一步了解,欢迎前来公司洽谈。

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