【3D列印快訊】3D列印(積層)製造技術(shù)：概論

了解積層製造的主要類別，並詳細(xì)解釋目前在各個(gè)行業(yè)中存在的每種3D列印方法。

目錄
介紹
光固化3D成型技術(shù)（SLA，DLP，CDLP）
粉床熔融成型技術(shù)（SLS，SLM / DMLS，EBM，多射流融合）
熱熔堆積成型技術(shù)（FDM）
材料噴塗成型技術(shù)（材料噴射，NPJ，DOD）
黏著劑噴塗成型技術(shù)
直接能量沉積（LENS，EBAM）

介紹

選擇最合適的3D列印(積層)技術(shù)（AM）到特別的應(yīng)用上的過(guò)程是很困難的。
可使用的3D列印技術(shù)和材料的範(fàn)圍非常廣，通常代表它們中有許多是可行的，但是每個(gè)都提供尺寸精準(zhǔn)度，表面
光滑度和後處理要求的變化。
本文的目標(biāo)是分類和總結(jié)每種積層(3D列印)製造技術(shù)之間的差異。 我們定義出最流行的3D列印過(guò)程，以及最常見(jiàn)
的應(yīng)用方式和材料。


光固化3D成型技術(shù)

當(dāng)光聚合物樹(shù)脂暴露於特定波長(zhǎng)的光下並發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成固體時(shí)，會(huì)發(fā)生光聚合反應(yīng)。 關(guān)於光聚合反應(yīng)的更多細(xì)
節(jié)可以在這裡找到。 許多積層技術(shù)利用這種現(xiàn)像一次建造第一層固體部分的層。


一些SLA列印零件方法是在樹(shù)脂中抽出時(shí)將零件顛倒列印

技術(shù)

	立體平板列印（SLA） SLA使用浸在充滿液體感光樹(shù)脂的半透明容器中的列印平臺(tái)。 一旦列印平臺(tái)被淹沒(méi)，位於機(jī)器內(nèi)部的單點(diǎn)雷射光將通過(guò)槽底部設(shè)計(jì)的橫截面區(qū)域（層）照射到固化材料。 在列印層被雷射光照射和固化之後，平臺(tái)會(huì)升起並讓零件下面有一層新的樹(shù)脂流動(dòng)。 這個(gè)過(guò)程是逐層重複產(chǎn)生一個(gè)堅(jiān)固的部分。 通常零件在通過(guò)紫外線後固化後可以改善其機(jī)械性能。 點(diǎn)擊這裡查看SLA和DLP技術(shù)的完整介紹，並從這裡看如何設(shè)計(jì)零件過(guò)程的指南。
	數(shù)位光處理（DLP） 與SLA相比，DLP遵循幾乎相同的生產(chǎn)零件的方法。 主要區(qū)別在於DLP使用數(shù)位光投影螢?zāi)灰淮伍W爍每個(gè)圖層的單個(gè)圖像。 由於投影機(jī)是數(shù)位螢?zāi)唬恳粚拥膱D像都是由正方形的像素所組成的，因此形成由稱為體素的小矩形磚塊形成的層。 對(duì)於某些部件來(lái)說(shuō)，與SLA相比，DLP可以達(dá)成更快的列印時(shí)間，因?yàn)槊總€(gè)完整的層都一次曝光，而不是用雷射光追蹤橫截面。 點(diǎn)擊這裡查看SLA和DLP技術(shù)的完整介紹，並在這裡看設(shè)計(jì)零件過(guò)程的指南。
	連續(xù)DLP（CDLP） 連續(xù)直接光處理（CDLP）（也稱為連續(xù)液體界面生產(chǎn)或CLIP）與DLP完全相同的方式生產(chǎn)零件。  然而它依靠列印平板在Z方向上的連續(xù)運(yùn)動(dòng)（向上）。這讓他有更快的生產(chǎn)時(shí)間，因?yàn)樵诋a(chǎn)出每層之後，列印機(jī)不需要停止和將零件與列印平板分離。

粉床熔融成型
粉床熔融成型（PBF）使用熱源來(lái)生成固體的部分，熱源能夠一次的使塑料或金屬粉之間溶解(燒結(jié)或融化)。
大部分的PBF技術(shù)都是採(cǎi)用機(jī)制來(lái)散佈和平滑粉末薄層作為零件的一部分，使最終的零件在製造完成後被封裝在粉
末中。
PBF技術(shù)的主要變化來(lái)自不同的能源（例如雷射光或電子束）以及加工使用的粉末（塑料或金屬）。


從SLS過(guò)程中移出粉末瑣碎物，列印部分仍然安裝在未燒結(jié)的粉末中

技術(shù)

	選擇性雷射光燒結(jié)（SLS） SLS生產(chǎn)的固體塑料零件使用雷射光一次一層地?zé)Y(jié)薄層粉末材料。該過(guò)程首先在列印平臺(tái)上散佈初始粉末層。 該零件的橫截面被雷射光掃描和燒結(jié)，並固化它。然後列印平臺(tái)會(huì)下降一層厚度，並施加一層新的粉末。不斷重複這個(gè)過(guò)程直到產(chǎn)生一個(gè)固體的零件。 這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是將完全包覆在未燒結(jié)粉末中的零件。 將零件從粉末中取出、清洗後，然後準(zhǔn)備使用或做進(jìn)一步後處理。 點(diǎn)擊這裡查看有關(guān)SLS零件設(shè)計(jì)的完整指南。
	SLM和DMLS 選擇性雷射光熔解（SLM）和直接金屬雷射光燒結(jié)（DMLS）通過(guò)與SLS類似的方法生產(chǎn)零件。 主要區(qū)別在於SLM和DMLS被用於金屬零件的生產(chǎn)。 SLM達(dá)成粉末的完全熔化，而DMLS將粉末加熱到接近熔化溫度，直到它們化學(xué)熔合在一起。 DMLS只適用於合金（鎳合金，Ti64等），而SLM可以使用單個(gè)金屬零件，像是鋁。 與SLS不同，SLM和DMLS需要支撐結(jié)構(gòu)來(lái)補(bǔ)強(qiáng)列印過(guò)程中產(chǎn)生的高殘餘壓力。 這有助於限制翹曲和扭曲的可能性。DMLS被認(rèn)為是安裝量最大的金屬調(diào)整基礎(chǔ)過(guò)程。 有關(guān)SLM和DMLS零件設(shè)計(jì)的完整指南可以在這裡找到。
	電子束熔化（EBM） EBM使用高能量束而不是用雷射光來(lái)誘導(dǎo)金屬粉末顆粒之間的融合。聚焦電子束掃描薄層粉末，導(dǎo)致在特定截面積上的局部熔化和凝固。 電子束系統(tǒng)在零件中產(chǎn)生較少的殘餘應(yīng)力，造成較少的變形以及需要較少的固定和支撐結(jié)構(gòu)。 此外，EBM使用更少的能量，並可以比SLM和DMLS產(chǎn)生更快的速率生產(chǎn)層，但是最小特徵尺寸，粉末粒子尺寸，層厚和表面光滑度通常較低。 EBM也需要零件在真空中生產(chǎn)，而且這個(gè)過(guò)程只能用於導(dǎo)電材料。

多射流融合（MJF） MJF實(shí)質(zhì)上是SLS和材料噴射技術(shù)的組合。 裝配噴墨噴嘴（類似於桌上型2D列印機(jī)使用的噴嘴）的托架通過(guò)列印區(qū)域，將熔化劑沉積在塑料粉末的薄層上。 同時(shí)，在零件的邊緣附近會(huì)列印抑制燒結(jié)的精細(xì)劑。 一個(gè)高功率的紅外線能量通過(guò)列印平臺(tái)和燒結(jié)地方，在熔化劑的分配下，當(dāng)剩餘的粉尚未接觸變離開(kāi)，該過(guò)程會(huì)一直重複到所有部分完成。 在這裡可以找到一篇比較MJF和SLS功能的文章。

 
熱熔堆積成型技術(shù)

與牙膏被擠出管外類似，材料擠出技術(shù)通過(guò)噴嘴將材料擠出到列印平板上。 噴嘴逐層地遵循預(yù)定的路徑建立。


FDM通過(guò)預(yù)定路徑將熱塑性塑料從加熱噴嘴中擠出成型為零件

技術(shù)

熱熔堆積成型技術(shù)（FDM） FDM（有時(shí)也稱為熔絲製造或FFF）是最廣泛使用的3D列印技術(shù)。FDM使用固體熱塑性材料的，呈現(xiàn)線材形式。 線材被推動(dòng)通過(guò)一個(gè)加熱的噴嘴，在那裡被融化。列印機(jī)連續(xù)移動(dòng)噴嘴，按照預(yù)定的路徑在精準(zhǔn)的位置放置熔化的材料。 當(dāng)材料冷卻凝固時(shí)，逐層建立零件。 FDM的介紹可以在這裡找到一個(gè)完整的指南，與FDM設(shè)計(jì)指南可以在這裡找到

材料噴塗成型技術(shù)

材料噴塗成型通常會(huì)與2D噴墨過(guò)程進(jìn)行比較。光敏聚合物、金屬或蠟在紫外線光或高溫下固化或硬化後能夠建造一層
的零件。材料噴射過(guò)程的性質(zhì)能夠使用多種材料列印，這種能力通常會(huì)在列印階段時(shí)選擇列印不同的支撐(溶解)材料。
 

一臺(tái)材料噴塗式印表機(jī)，說(shuō)明機(jī)器通常會(huì)有多大

技術(shù)

	材料噴塗 材料噴塗是從數(shù)百個(gè)細(xì)小噴嘴分配光敏聚合物來(lái)逐層構(gòu)成零件。與其他逐點(diǎn)沉積技術(shù)相比，材料噴塗使操作能夠以快速、線性的方式完成每層的橫截面。 當(dāng)液體沉到列印平臺(tái)上時(shí)，它們會(huì)硬化後使用紫外線光固化。材料噴塗過(guò)程需要支撐，並且在製作過(guò)程中通常會(huì)列印在後處理過(guò)程中易於移除的可溶解材料。 點(diǎn)擊這裡觀看材料噴塗的介紹。
	奈米粒子噴塗(NPJ) 奈米粒子噴塗（NPJ）使用含有金屬奈米粒子或奈米粒子支撐的液體，以卡盒形式載入列表機(jī)中，並以非常薄的液滴層噴射到列印盤上。 構(gòu)成物件內(nèi)部的高溫會(huì)使液體蒸發(fā)，留下金屬零件。
	依需滴落列印(DOD) DOD材料噴射列印機(jī)具有2個(gè)噴嘴：一個(gè)用於沉積構(gòu)成材料（通常為蠟狀液體），另一個(gè)用於可溶解的支撐材料。類似傳統(tǒng)的AM技術(shù)，DOD印表機(jī)照著預(yù)先確定的路徑並以逐點(diǎn)方式沉積材料以建立零件的橫截面積。 這些機(jī)器同時(shí)還採(cǎi)用了飛刀，撇去每個(gè)區(qū)域的列印層，確保有完美的平滑表面列印下一層。 DOD技術(shù)通常用於脫蠟鑄造/熔模鑄造的類蠟材質(zhì)和模具製造的應(yīng)用。

黏著劑噴塗成型技術(shù)

黏著劑噴塗技術(shù)的過(guò)程是將黏著劑分配到粉末床上一次建造一層的一部分在同個(gè)時(shí)間。這些列印層彼此結(jié)合形成固
體成分。


從列印粉末中取出的黏著劑噴塗的零件

黏著劑噴塗 黏著劑噴塗將黏著劑黏合到粉末材料的薄層上。粉末材料可能是以陶瓷為主的（例如玻璃或石膏）或金屬（例如不銹鋼）。 列印噴嘴在列印平臺(tái)上移動(dòng)，黏著劑液滴沉積，以類似的方式列印每一層，像是2D列印機(jī)在紙上列印墨水一樣。 當(dāng)一層完成後，粉末床會(huì)向下移動(dòng)，新的一層粉末會(huì)鋪在建造區(qū)域。此過(guò)程會(huì)重複直到所有部分完成。列印完成後，零件處?kù)毒G色狀態(tài)，在準(zhǔn)備使用之前需要額外的後處理。 通常加入浸漬劑能改善零件的機(jī)械性能。 浸漬劑通常是氰基丙烯酸酯黏著劑（陶瓷的情況下）或青銅（金屬的情況下）。

	雷射光工程淨(jìng)形狀（LENS） LENS利用雷射光頭，它由雷射光頭，分配粉末噴嘴和惰性氣體管所組成，當(dāng)粉末噴射噴嘴噴出時(shí)將粉末熔化，以逐層形成固體的部分。雷射光在列印區(qū)域形成一個(gè)熔池，粉末被噴入池中，在那裡熔化然後固化。 基層通常是平坦的金屬板或者材料被添加（例如用於修復(fù)）的現(xiàn)有零件。
	電子束增加製造（EBAM） EBAM被用在使用金屬粉末或金屬絲來(lái)製造金屬零件，使用電子束作為熱源焊接在一起。 與LENS類似的方式生產(chǎn)零件，電子束比雷射光更有效率，並且在真空條件下運(yùn)作，最初設(shè)計(jì)用於太空的技術(shù)