3d打印機(jī)工作過(guò)程 一、材料擠出型 Material extrusion 選擇性地通過(guò)噴嘴或孔口沉積材料。例如熔融沉積成型（Fused deposition modelling, FDM），這是

3d打印機(jī)工作過(guò)程

一、材料擠出型
Material extrusion
選擇性地通過(guò)噴嘴或孔口沉積材料。例如熔融沉積成型（Fused deposition modelling, FDM），這是一種最直觀、最常見(jiàn)的印刷方法。在印刷過(guò)程中，設(shè)備加熱和熔化絲狀熱熔材料，通過(guò)帶有細(xì)噴嘴的噴嘴將材料擠出并選擇性地沉積在平臺(tái)上。冷卻后，形成一個(gè)橫截面，以便逐層打印，直到形成整個(gè)實(shí)體。印刷材料主要是聚合物和塑料，包括聚乳酸PLA、熱塑性聚氨酯彈性體TPU丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS等。

3D打印是如何工作的？

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備及耗材價(jià)格低廉，材料范圍廣，印刷產(chǎn)品強(qiáng)度高。
缺點(diǎn)：打印精度低，打印樣品表面粗糙度大。
光聚合成型
Vat photopolymerization
選擇性光固化液體聚合物采用特定波長(zhǎng)的光。這種技術(shù)所用的材料是光敏樹(shù)脂，樹(shù)脂在光照下從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)打印過(guò)程。根據(jù)不同的光源類型、照射方式和成型方式，可分為三維光刻成型（Stereolithography appearance, SLA）數(shù)字光處理（Digital light processing, DLP）等等，其原理和印刷工藝不同。其中，SLA利用激光逐點(diǎn)掃描液體樹(shù)脂表面，按點(diǎn)-線-面的順序固化，完成一層的成型，然后與成型平臺(tái)的移動(dòng)層疊加，形成三維實(shí)體。DLP一層成型采用全面曝光，光源多為L(zhǎng)ED紫外光源，每模芯片等空間光調(diào)制器生成的紫外光源，每層曝光圖形。
優(yōu)點(diǎn)：加工精度高，打印成品表面光滑，全面曝光成型效率高。
缺點(diǎn)：材料范圍有限，材料性能較弱。
三、定向能量沉積型
Directed energy deposition
即熔即沉積工藝采用聚焦熱能熔化材料。主要包括激光同步送粉（LENS，LBMD，LSF）電子束熔絲沉積（Electron beam direct manufacturing, EBDM）現(xiàn)有結(jié)構(gòu)多用于建筑或修復(fù)。該過(guò)程是激光束和其他能源在沉積區(qū)產(chǎn)生熔化池并高速移動(dòng)。噴嘴將絲狀或粉狀材料（如鈦和鈷鉻合金）送入高溫區(qū)，加熱至熔點(diǎn)，熔化后逐層沉積。在高度可移動(dòng)的臂上安裝噴嘴或工作臺(tái)，以便高度靈活移動(dòng)。
優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需支撐，加工靈活性高，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的高效制備和修復(fù)。
缺點(diǎn)：加工表面精度有限，成型樣品需要重新加工(如配合銑床等)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件難以修復(fù)。
四、材料噴射型
Material jetting
2D三維進(jìn)化版噴墨打印機(jī)。材料噴射可分為連續(xù)材料噴射（Continuous material jetting, CMJ）、納米顆粒噴射（Nanoparticles jetting, NPJ）和按需滴落（Drop on-demand, DOD）。其基本原理是利用帶電偏轉(zhuǎn)板和電磁場(chǎng)，準(zhǔn)確出的材料準(zhǔn)確定位在印刷平臺(tái)上，并利用紫外線光源固化成型。材料噴射和上述立體光刻成型（SLA）非常相似，不同的是前者一次可以噴出幾百個(gè)小液滴，而前者一次可以噴出幾百個(gè)小液滴，不同的是前者一次可以噴出幾百個(gè)小液滴，SLA在整桶樹(shù)脂中，激光選擇性地逐點(diǎn)固化。噴射光敏液滴材料包括聚合物和塑料，如丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS和聚丙烯PP等。
優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)高精度的全彩快速打印，提高原型及最終部件的美學(xué)質(zhì)量。
缺點(diǎn)：材料范圍有限，價(jià)格昂貴，需要進(jìn)行后處理以去除多余的材料。
五、粘合劑噴射成型
Binder Jetting
也叫微噴粘結(jié)成型（Three dimensional printing and gluing, 3DP），粉末成型是通過(guò)粘合劑合劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主要工藝是將陶瓷或聚合物等粉末材料放入容器中，并用噴墨打印頭將粘合劑噴入粉末中。例如，砂和水的混合會(huì)形成更堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，一層粉末會(huì)在選定的區(qū)域粘合。重復(fù)此過(guò)程，下一層粉末將通過(guò)粘合劑的滲透與上一層粉末層結(jié)合，從而層層疊疊。在使用金屬和陶瓷材料時(shí)，需要通過(guò)高溫?zé)Y(jié)去除粘合劑，實(shí)現(xiàn)粉末顆粒之間的冶金結(jié)合，使成品具有一定的強(qiáng)度和密度。
優(yōu)點(diǎn)：成型效率高，可同批次打印不同顏色，無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)。
缺點(diǎn):粗糙度高，成型件密度低。對(duì)于金屬和陶瓷，可能需要添加蠟來(lái)增加聚合物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
六、粉末床熔融成型
Powder bed fusion
這是另一種基于粉末床的方法，主要用于印刷金屬部件。與上述打印方法不同，粉末床的熔化不涉及實(shí)現(xiàn)打印的沉積粘合劑，主要代表選擇性激光燒結(jié)（Selective laser sintering, SLS）、選擇性激光熔化（Selective laser melting, SLM）電子束選區(qū)熔化（Electron-beam selective melting, EBSM）等。粉末床的熔化過(guò)程一般是，粉末材料儲(chǔ)存在料斗和材料儲(chǔ)存器均勻地涂在印刷平臺(tái)表面，在真空環(huán)境中，使用高功率激光或電子束熔化和燒結(jié)粉末，然后涂一層粉末進(jìn)行下一層燒結(jié)，直到整個(gè)實(shí)體的形成。其中，電子束選區(qū)熔化會(huì)預(yù)熱粉末床，整個(gè)腔室的最高溫度可達(dá)數(shù)千度，大大降低了成型部件的殘余應(yīng)力；SLS需要添加額外的粘合劑，如低熔點(diǎn)金屬或樹(shù)脂材料。
優(yōu)點(diǎn)：精度高，可打印金屬(如鈦、鋁、銅、不銹鋼、高溫合金等)，陶瓷、尼龍等材料。
缺點(diǎn)：成本高，打印大尺寸物體時(shí)容易翹曲，速度慢。
七、片材層壓型
Sheet lamination
激光切割后，材料通過(guò)粘合劑或焊接形成實(shí)體。與上面列出的其他工藝方法不同，片材層壓印刷技術(shù)除了金屬板之外，還可以使用材料，甚至紙張等材料幾乎可以卷曲。層壓主要包括分層實(shí)體制造（LOM）制造超聲波增材（Ultrasonic additive manufacturing, UAM）等。LOM用膠水粘合多層紙，用鋒利的刀切割，不加熱或熔化。每張紙的切割方法略有不同。UAM超聲波焊機(jī)用于粘合金屬板或金屬帶，每個(gè)金屬層在生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)上軋制。最大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是低溫，適用于對(duì)溫度敏感的低熔點(diǎn)材料。
優(yōu)點(diǎn)：成型速度快，精度高，翹曲變形小。
缺點(diǎn)：層間粘結(jié)差，成型樣品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有明顯的各向異性，材料利用率低，只能制作簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件。
應(yīng)用實(shí)例
在科研和產(chǎn)業(yè)大量R