2019年3D打印三大主流技術優劣勢對比

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隨著3D打印的普及,3D打印可應用領域越來越廣泛,各種3D打印技術和打印材料也被相繼開發出來。就國內大多數公司而言,主流的三種3D打印機用的打印技術是DLP(數字光處理)、FDM(熔融堆積成型技術)和SLA(激光掃描立體成型技術)。下面介紹一下這三種技術的原理和各自的優劣勢。

一. FDM技術(熔融堆積成型技術)

FDM是最常用的3D打印技術,也是最早普及公眾的3D打印技術,因為它易于使用且不需要太多的后處理工序,受到不少模型愛好者及工業設計師的青睞。FDM使用的材料是線狀繞在料盤上并置于打印機上,線材的直徑恒定為1.75mm或2.85mm,有的能達到3mm。FDM的打印工藝是通過加熱噴嘴,利用擠出電機齒輪帶動線材擠出熔融打印,加熱噴嘴通常安裝在運動系統,以此來實現其運動并構建成型區域。噴嘴通過高溫加熱將線材熔化堆積在打印平臺上,在出絲的瞬間冷卻并固化以形成層。然后打印底板向下移動再進行另一層的打印,重復該過程直到形成完整的模型。

優勢:

1. FDM桌面級3D打印機是辦公環境的理想選擇,此類設備易于操作與維護,并且打印過程不需要其他器材的輔助。

2. 耗材單一,都以線的方式存在,這些耗材價格相對便宜,耗材使用方便,并且可以長時間儲存。

3. 多材料類型支持,FDM打印工藝所使用的耗材形式雖然單一,但材質是多樣式的,主流使用的例如水溶性支撐材料,ABS、PA、PC、TPU等都能通過FDM設備打印產品。現在很多食材比如巧克力也都會使用FDM打印機進行打印做造型。

4. 打印成型尺寸大。

劣勢:

1. 由于工藝打印的問題,通常FDM打印出來的東西表面都會有一種叫層紋的情況出現。

2. 層與層之間的粘合力,會在一定程度上影響打印件的截面機械強度(層與層之間粘合度間隙大相對會脆很多)。

3. FDM設備機械運動結構較多,出現機械問題,入門新手用戶難以解決處理。

二.DLP技術(數字光處理)

DLP是"Digital Light Processing"的縮寫,即為數字光處理。具體來說就是先把影像信號經過數字處理,然后再把光投影出來。它是基于TI(美國德州儀器)公司開發的數字微鏡元件——DMD(Digital Micromirror Device)來完成可視數字信息顯示的技術。說得具體點,就是DLP投影技術應用了數字微鏡晶片來作為主要關鍵處理元件以實現數字光學處理過程。

優勢:

1. 精度高。DLP目前市場的最高精度可達0.025mm。其在材料屬性、細節和表面光潔度方面可以匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

2. 速度快。由于每次投射直接成型一個面,工件的長度(X軸長度)和寬度(Y軸長度)尺寸并不影響成型速度,成型速度僅受工件高度(Z軸長度)的影響。

3. 造價低。由于無需激光頭發射激光來固化成型,僅使用成本極低的燈泡進行照射即可滿足成型要求。整個系統沒有噴射部件,所以沒有傳統成型系統噴頭堵塞的問題,使得維護成本大大降低。

4. 開源。成本更低,質量更高。

劣勢:

1. 需要設計支撐結構。

2. 樹脂材料較貴,但成型后強度、剛度、耐熱性都有限,不利于長時間保存。

3. 由于材料是樹脂,溫度過高會熔化,工作溫度不能超過100℃。且固化后較脆,易斷裂,可加工性不好。

三.SLA(激光掃描立體成型技術)

桌面級SLA打印技術以樹脂料槽、打印平臺、激光發射器三大部件組成。打印時,將樹脂材料倒進樹脂槽中,平臺下降至料槽中,激光發射器會根據切片層的形狀通過激光振鏡對料槽中的樹脂進行輪廓掃描固化,一層一層上升,得到精細的三維立體模型。SLA成型工藝的激光掃描速度可達5M/S。

優勢:

1. 打印精度高,成型速度快。

2. 機器性能高,自動進料技術含量高,層與層之間成型結合穩定。

3. 支持不同樹脂材料。

劣勢:

1. 相對FDM及DLP設備來說,設備價格較高且維護成本也高。

2. 調試難度高,保養維護設備頻繁。

3. 樹脂耗材需使用特定波長耗材,耗材價格高。

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