增材制造技术,又称为3D打印技术,是一种通过逐层叠加材料来制造三维实体的制造技术。近年来,增材制造技术在各个领域得到了广泛的应用,如航空航天、医疗器械、汽车制造等。本文将详细介绍增材制造技术的常见工艺方法。
一、熔融沉积成型(FDM)
熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,简称FDM)是一种常见的增材制造技术,其原理是将塑料丝材加热熔化后,通过喷头逐层挤出并固化成型。FDM技术具有设备简单、成本低廉、易于操作等优点,广泛应用于教育、家庭、小型企业和快速原型制作等领域。
- 材料:FDM技术主要使用热塑性塑料丝材,如ABS、PLA、PETG等。
- 设备:FDM打印机主要由喷头、丝材送料机构、打印平台和控制系统等组成。
- 工艺流程:首先将丝材加热至熔融状态,然后通过喷头挤出并逐层叠加在打印平台上,最后冷却固化形成三维实体。
- 优点:设备简单、成本低廉、易于操作,适合教育和家庭使用。
- 缺点:成型精度较低,表面质量较差,不适合制造精密零件。
二、选择性激光烧结(SLS)
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是一种利用激光作为能量源,将粉末材料逐层烧结成型的技术。SLS技术适用于多种材料,如塑料、金属、陶瓷等,具有较高的成型精度和表面质量。
- 材料:SLS技术可使用多种粉末材料,如尼龙、聚碳酸酯、金属合金、陶瓷等。
- 设备:SLS打印机主要由激光器、粉末输送系统、成型平台和控制系统等组成。
- 工艺流程:首先在成型平台上均匀铺上一层粉末,然后激光器按照预定路径扫描,使粉末熔化并烧结成型,最后逐层叠加形成三维实体。
- 优点:适用于多种材料,成型精度高,表面质量好,可制造复杂结构的零件。
- 缺点:设备成本较高,材料利用率较低,后处理工作繁琐。
三、立体光固化(SLA)
立体光固化(Stereolithography Apparatus,简称SLA)是一种利用紫外光固化液态树脂的增材制造技术。SLA技术具有较高的成型精度和表面质量,适用于精密零件制造和快速原型制作。
- 材料:SLA技术主要使用光敏树脂,如环氧树脂、丙烯酸树脂等。
- 设备:SLA打印机主要由紫外光源、树脂槽、升降平台和控制系统等组成。
- 工艺流程:首先将液态树脂倒入树脂槽中,然后紫外光源按照预定路径扫描,使树脂固化成型,最后升降平台逐层提升,形成三维实体。
- 优点:成型精度高,表面质量好,可制造精密零件,适合快速原型制作。
- 缺点:设备成本较高,材料选择有限,后处理工作繁琐。
四、数字光处理(DLP)
数字光处理(Digital Light Processing,简称DLP)是一种利用数字微镜器件(DMD)控制光源,通过逐层固化液态树脂的增材制造技术。DLP技术具有较高的成型速度和精度,适用于小型零件制造和快速原型制作。
- 材料:DLP技术主要使用光敏树脂,如环氧树脂、丙烯酸树脂等。
- 设备:DLP打印机主要由数字微镜器件(DMD)、光源、树脂槽、升降平台和控制系统等组成。
- 工艺流程:首先将液态树脂倒入树脂槽中,然后DMD按照预定图像控制光源,使树脂固化成型,最后升降平台逐层提升,形成三维实体。
- 优点:成型速度快,精度高,可制造小型零件,适合快速原型制作。
- 缺点:设备成本较高,材料选择有限,后处理工作繁琐。
五、电子束熔化(EBM)
电子束熔化(Electron Beam Melting,简称EBM)是一种利用电子束作为能量源,将金属粉末逐层熔化并烧结成型的技术。EBM技术具有较高的成型精度和表面质量,适用于航空航天、医疗器械等领域的高性能金属零件制造。
- 材料:EBM技术主要使用金属粉末,如钛合金、不锈钢、铝合金等。
- 设备:EBM打印机主要由电子束枪、粉末输送系统、成型平台和控制系统等组成。
- 工艺流程:首先在成型平台上均匀铺上一层金属粉末,然后电子束枪按照预定路径扫描,使粉末熔化并烧结成型,最后逐层叠加形成三维实体。
- 优点:适用于多种金属材料,成型精度高,表面质量好,可制造高性能金属零件。