3D 打印技术（第 2 部分）

第二部分：3D 打印技术

3D 打印（也称为增材制造 (AM)）提供了多种不同的打印技术可供选择。虽然每种方法之间可能存在显着差异，但所有 3D 打印技术都遵循相同的基本原理：增材制造技术可以逐层或通过沿编程路径沉积来构建工件。

根据层的制作方法，3D打印技术主要分为七类：

1。金属挤压

喷嘴或其他孔口选择性地分配材料。一层完成后，构建平台向下移动或挤出头向上移动，将下一层挤出并粘附到上一层。该技术主要处理以下材料：

• 热塑性塑料
• 共晶金属
• 陶瓷
• 复合材料
• 造型粘土
• 金属填充粘土
• 混凝土
• 食物
• 活细胞

该技术包括两个子类别：熔融沉积建模 (FDM) 或熔融灯丝制造 (FFF)。该技术的主要供应商包括 Stratasys、Arbur、Aleph Objects、Beijing Tiertime、MarkerBot Industries 和 Ultimaker。金属挤压技术代表了 AM 机器的最大安装基础。该流程由 Stratasys 开创。

2。材料喷射

一个或多个喷墨打印头在建筑材料穿过粉末床时沉积小滴。由于可以使用多个打印头，每个打印头可以打印不同的材料。该技术还可以采用“直写”技术，将纳米级打印材料雾化，与惰性载气结合成气溶胶，然后将气溶胶喷射到表面上。

该技术可处理以下材料：

• 光聚合物
• 蜡状材料
• 金属/非金属
• 指挥家
• 电介质

主要供应商包括 3D Systems、Stratasys、Solidscape 和 Keyence。该技术可以生产熔模铸造模型。

3。粘合剂喷射

粘合剂喷射使用喷墨打印头喷嘴精细地沉积液体粘合剂以接合粉末材料。与材料喷射不同，通过喷嘴分配的材料不是原始建筑材料，而是一种液化的粘合材料，该材料沉积在粉末床上以将粉末保持在所需的形状。

该技术适用于：

• 丙烯酸聚合物
• 金属
• 沙子
• 陶瓷

该技术的主要供应商包括 3D Systems、ExOne Company、Voxeljet Technology GmbH、Microjet Technology、Digital Metal 和 HP。该方法可用于为砂型铸造工艺建立砂型。

4。片材层压

片材层压粘合片材层以实现设计。片材要么是用粘合剂处理过的纸，当层压到完全成型的物体上时形成类似于胶合板的固体，或者是金属箔和金属带，而不是制造金属部件。片材层压也称为层压物体制造（LOM）。

该技术的主要供应商包括 Helisys、Micro Technologies 和 Fabrisonic。

5。还原光聚合

使用光活化聚合选择性地固化容器中包含的液体光聚合物。该技术仅适用于光敏聚合物。目前市场上有两种还原型光聚合技术。

• 立体光刻 (SLA) 使用安装在计算机引导检流计上的紫外激光和 X-Y 扫描镜来固化大桶中液体光聚合物的顶层。然后固化激光接触的每个点。 SL 是 AM 早期无可争议的领先工艺。

• Vat 聚合已扩展到还包括 数字光处理 (DLP)。 DLP AM 打印机不使用激光作为光源进行固化，而是配备了数字光投影屏幕，可以一次投影和固化整个图层图像。

该技术的主要供应商包括 3D Systems、Envisiontec、DWS、Asiga 和 Rapid Shape 等。

6。动力床融合

热能选择性地熔化粉末床的区域。热能熔化粉末材料，然后在冷却时变成固相。该技术使用的能源可以是激光或电子束。

这个过程也被称为：

• 激光烧结
• 直接金属激光烧结
• 选择性激光烧结
• 电子束熔炼
• 选择性激光熔化

与电子束设置相比，基于激光的技术可产生更好的表面光洁度和更精细的细节。电子束的前期成本更高，但它们也更快，并且生产的零件残余应力水平较低。

大多数金属增材制造系统采用粉末床融合工艺。 EOS 是一种成熟的金属增材制造工艺，拥有最大的安装基础。高能粉末床熔融 (PBF) 工艺尽管成本高昂，但仍可能从传统熔模铸造行业中夺取市场份额。 PBF 工艺可以使用几乎与熔模铸件的冶金质量相匹配的合金生产复杂的 3D 形状。 SLM 是最成熟的增材制造方法，占据了金属印刷市场 70% 以上的份额。

这项技术适用于聚合物、金属和沙子。主要供应商包括 3D 系统、EOS、Arcam、SLM Solutions、Realizer、Concept Laser、Aconity3D、Proto Labs 等。

7。定向能量沉积

当材料被沉积时，热能用于熔化材料。在大多数情况下，激光是能量的来源，材料是一种金属粉末。 4 轴或 5 轴运动系统用于定位沉积头。该技术仅适用于金属材料，但一次可以使用多种金属材料。

定向能量沉积 (DED) 技术的主要供应商包括 Optomec、POM Group、BeAM、Trumpf、RPM 和 Innovations。 DED 也称为吹粉 AM 和激光熔覆。这是一种适用于现有工件添加材料的方法，使其最适合零件的修复或修改。

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