3D打印技术的基础与应用-4.pptxVIP

全校选修课3D打印技术的基础与应用主讲人：周向阳 教授唐晶晶 博士（副教授）第三讲 几种常见的3D打印技术3D打印技术分类分层实体制造(LOM)立体光刻成型(SLA)选取激光烧结(SLS)熔融沉积成型(FDM)三维印刷工艺(3DP)聚合物喷射成型（PolyJet） 3.1分层实体制造叠层实体制造Laminated object manufacturing, LOMLOM技术简介LOM技术原理 千层底即为千层底布鞋，因鞋底用白布裱成/item/%E8%A2%BC%E8%A4%99/241719袼褙，多层叠起纳制而成，取其形象得名。穿着舒适，轻便防滑，冬季保暖，夏季透气吸汗。中国最早的千层底布鞋始于周代，从山西省/item/%E4%BE%AF%E9%A9%AC%E5%B8%82/532237侯马市出土的3000多年前周代武士跪像的鞋底上，明显可见一行行归整的线迹，与今天的纳底布鞋完全一致，它表明3000多年前的周代，纳底布鞋已经被使用。分层实体制造工艺原理系统构成：计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切割系统、可升降工作台等。其中，计算机负责接收和存储成型工件的三维模型数据，这些数据主要是沿模型高度方向提取的一系列截面轮廓。原材料存储与运送部件将把存储在其中的原材料（底面涂有胶粘剂的薄膜材料）逐步送至工作台上方。原理：LOM工艺采用薄片材料（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，用激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割。这样一层层工切割、粘合，最终成为三维工件。分层实体制造工艺原理 激光切割器将沿着工件截面轮廓线对薄膜进行切割，可升降的工作台能支撑成型的工件，并在每层成型之后降低一个材料厚度以便送进将要进行粘合和切割的新一层材料，最后热粘压部件将会一层一层地把成型区域的薄膜粘合在一起，就这样重复上述的步骤直到工件完全成型。 LOM工艺中，激光束或切刀只需要按照分层信息提供的截面轮廓线逐层切割，不需要对整个截面进行扫描，且不需要考虑支撑。成品及原材料LOM常用材料：纸金属箔塑料膜陶瓷膜塑料薄膜复合材料除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或者功能件。LOM技术优缺点LOM 工艺优点：1、LOM工艺仅切割外轮廓，内部无需加工，成形速率高；2、使用小功率CO2激光或者低成本刀具，价格低且使用寿命长；3、造型材料成本低；4、不存在收缩和翘曲变形，无需要支撑等辅助工艺。LOM技术优缺点LOM工艺的缺点：×原型层间的抗拉强度不够好×纸质原型易吸湿膨胀，成型后需尽快进行表面防潮处理×原型表面有台阶纹理，成型后需进行表面打磨，因此难以直接构建形状精细、多曲面、中空的零件×前、后处理费时费力×成型材料的利用率不高，材料浪费严重。LOM 工艺被逐步淘汰。3.2立体光刻成型光固体成型Stereo lithography apparatus, SLASLA技术简介SLA技术原理 SLA技术简介 ※立体光刻成型，又称立体光固化成型工艺。该工艺最早由Chuck Hull 于1984 年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D 打印技术之一。 Chuck Hull在获得该专利两年后便成立了3D Systems 公司，并于1988年发布了世界上第一台商用3D 打印机SLA-250。SLA 工艺也成了目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种3D 打印技术。 SLA工艺原理用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。材料：光固化树脂特点：精度高价格：高 ※ SLA 工艺以光敏树脂作为材料，在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型，SLA 工艺能以简洁且全自动的方式制造出表面质量高、精度极高、几何形状较复杂的原型。 SLA技术特点 ※ SLA 工艺优点：√成型过程自动化程度高，成型效率高，SLA系统非常稳定，加工开始后，成型过程可以完全自动化，直至原型制作未完成；√尺寸精度高，成型工件表面光滑精度有保证，表面质量好；√可以制作结构十分复杂、尺寸比较精细的模型，不需要切削工具与模具，尤其是对于内部结构十分复杂、一般切削刀具难以进入的模型，能轻松地一次成型。SLA技术特点×成型过程中伴随着物理和化学变化，制件较易弯曲，需要有支撑结构，否则会引起制件变形；×原材料价格昂贵；×液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料，一般较脆，易断裂；×液态的光敏树脂具有一定的毒性和气味，且需避光保存以防止提前发生聚合；×设