三维打印成型

1、快速成型技术重点介绍之三维打印成型快速成型技术重点介绍之三维打印成型(3dp)(3dp)快速成型技术简介快速成型技术简介快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。2、从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。快速成型技术的优点快速成型技术的优点 制造原型所用的材料不限，各种金属和非

2、金属材料均可使用； 原型的复制性、互换性高； 制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越； 加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上； 高度技术集成，可实现了设计制造一体化；快速打印技术分类快速打印技术分类光固化快速成型（SLA)分成实体制造（LOM)选择性激光烧结（SLS)融熔沉积成型(FDM)三维打印成型(3DP)快速成型技术发展历程快速成型技术发展历程 1984年，查尔斯.赫尔研发了3D打印技术。1986年，该技术获得专利，查尔斯.赫尔将其命名为立体光刻技术，并成立了3D Systems公司，开发了第一台商用3D打印机。

3、1987年，DTM公司（现在为BFGoodrich公司的附属公司）开发了选择性激光烧结（SLS）技术，并且进行了商业化应用。 1988年，3D Systems公司开发出SLA-2502设备，并向公众出售。同年，斯科特.克伦普研发了熔融沉积成型（FDM）技术，并于1989年成立了Stratasys公司。 1991年，Helisys公司售出了第一台分层实体制造（LOM）系统。 1993年，麻省理工学院获得了“三维打印技术”的专利，该技术类似于二维打印机中使用的喷墨印刷技术。 1996年，3D Systems公司推出“Actua 2100”快速成型机。同年Stratasys公司推出“Genisys”

4、，Z公司推出“Z402”，第一次使用了“3D打印机”的称谓。 1997年至今“3D打印机”陆陆续续被各大厂商推出，各种3D打印产品问世。 2005年，Z Croooration推出了世界上第一台离精度彩色3D打印机一SpeCTRum 2510，同一年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起了开源3D打日机项目RepRap，目标是通过3D打印机本身，能够制造出另一台3D打印机。 2008年，第个基于RepRap的30打印机发布，代号为“Darwin”，它能够打印自身50%元件，体积仅个箱子大小。 2011年8月，世界上第一架3D打印飞机由英国南安营敦大学的工程师剑建完成。9月，维也纳科技大

5、学开发了更小、更轻、更便宜的3D打印机，这个超小3D打印机重1.5kg，报价约1200欧元。 201 2年3月，维也纳大学的研究人员宣布利用二光子平板印刷技术突破了3D打印的最小极限，展示了一辆长度不到0.3mm的赛车模型。三维打印成型三维打印成型三维打印成型技术是利用计算机将CAD模型沿一个方向离散成一系列二维截面图，然后根据截面图的信息，逐层打印堆积成型的快速成型的方法。在每一层截面打印的过程中，利用精密喷头在预先铺好的粉料上选择喷射溶液，打印出截面图形并将打印截面区域粉末粘连起来，然后将已打印的粉末平面下降一定高度并在上面铺上一层粉末，准备下一层的打印。如此循环，逐层堆积粘接，直至整个C

6、AD所有截面全部打印完成，经过热处理，出去未粘接粉末，就得到实体三维模型。三维打印成型的发展三维打印成型的发展 1997年美国Z corporation 得到麻省理工的专利授权后，推出一系列的打印成型系统，该成型的粉末材料主要为淀粉或环氧树脂，通过水性粘结剂喷射到粉末表面将其粘结起来，主要用于制作概念模型。1998年Grau等人采用三维打印成型方法制作AI2O3陶瓷模具。1995 年，美国 MicroFab 公司 研究了金属液滴喷射成型实验，通过改变压电喷射系统的振动频率来实现对焊料液滴喷射的控制，并随着喷头在平面上的精确运动，焊滴被准确地喷射到基板上，从而成型微细结构件。美国 3D Syst

7、ems 公司采用呈线性排列的多个热喷头，选择性地喷射液滴，逐层喷射熔化的热塑性塑料。以色列 Objet公司推出的 Objet Quadra 三维打印成型系统，利用压电喷射原理喷射光敏聚合物液滴，并采用紫外光逐层固化。2011 年 Objet 公司推出了适用于三维打印医疗和牙科用户的新型生物相容性材料，该新型材料适用于需要长期皮肤接触和短期粘膜接触的应用情况。Objet 推出的 Objet260 Connex 多材料三维打印机能够同时喷出两种材料的技术，可以同时打印结合柔性和刚性材料，或者结合透明和不透明部件的模型。日本的Kawamoto 等人构建了基于静电式喷射原理的三维打印系统，可用于喷射高

8、粘度液体，且成型精度极高。 在国内，台湾的成功大学和台北科技大学研制出了基于商用压电喷墨打印机构建的三维打印设备，对石膏、淀粉等粉末材料进行了相关的成型研究，该类三维打印设备成本较低，而且具有较高的喷射成型精度。同济大学研制出了基于美国惠普公司的热气泡式商用喷墨喷射系统的三维打印设备，利用该设备喷射自行配制的粘结材料，液滴喷射两种方案液滴喷射两种方案 在三维打印成型领域研究中，一般都采用热气泡式喷嘴喷射成型材料或者粘结材料，通过加热产生热气泡的方式喷射微滴这种方式不可避免地对喷射的材料性质产生影响，特别是对三维打印成型在生物、制药等新兴领域的应用约束较大。 针对目前三维打印成型领域存在的问题，

9、本研究中提出了在三维打印成型系统中采用压电式喷嘴喷射产生微滴的思想，避免喷射时的加热问题；并基于压电式喷墨打印机开发新型的三维打印成型系统，降低设备费用；同时开发新的成型材料和溶液，提高粉末之间的粘结强度，降低三维打印成型的材料成本。 连续式喷射技术材料利用率低，可控性较差，结构复杂，不适合用于三维打印成型中。按需式喷射最大液滴直径较小，精度高，而且压电式按需喷射技术可以喷射更高粘度的液体，可以用于三维打印成型中粘结剂的喷射。压电式按需喷射技术无需加热，对喷射材料无不良影响。三维打印成型的应用三维打印成型的应用原型制造：原型制造：在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。模具制造模具制造：用三维