什么是3D打印?

　　提及3D打印，多數人可能知道又可能不知道，這種似是而非的模糊感，使得3D打印蒙上了一層神秘面紗。其實3D打印這個詞，分開來看比合在一起要更親民些。

　　對于3D電影，大家肯定是不陌生的。最娛樂化的3D推廣應該就是3D電影了，帶上眼鏡，感覺整個人身臨其境了。3D即三維，通俗的來說就是立體。點是一維，線、面是兩維，體(比如圓柱體)是三維。打印大家都知道，就是指把電腦或其他電子設備中的文字或圖片等可見數據，通過打印機等輸出在紙張等記錄物上。我們的試卷就是打印的成品。

　　1)3D打印名詞解釋

　　3D打印，望文生義就是打印立體的東西，嚴謹的說，3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

　　2)3D打印和普通打印的區別

　　那么3D打印跟普通的打印有什么關系呢?

　　“3D打印”的名稱源于其使用噴墨打印機噴嘴的方法。與一般打印機一樣，3D打印機也是使用噴嘴制作截面形狀，有從噴嘴直接噴射立體模型材料(光硬化性樹脂、蠟)，以及噴射粘合劑使粉末材料固化這兩種方法。

　　3)3D打印的物品是什么樣的?

　　咬文嚼字這么多，易制小編隨手給大家找了幾件3D打印的實物方便大家直觀的理解。

　　這些東西只是3D技術應用的連冰山一小角。3D打印的應用領域十分寬泛，它涉及海軍艦艇、航天科技、醫學領域、房屋建筑、汽車行業、電子行業、食品等諸多行業，甚至毫不客氣地說，只有想不到沒有做不到，它能讓創意漫天風舞，讓夢想落地生根。<<<點擊查看更多3D打印應用案例

　　3D打印技術有哪些?它們有什么區別?

　　接下來，易制小編摸石頭過河的方式，搜集并整理了主要的幾種3D打印技術比較如下。

　　1)什么是3D打印技術之FDM

　　【FDM技術原理】

　　該技術是快速原型工藝是一種，是目前市場最為常見的一種3D成型技術，不依靠激光作為成型能源而將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC 等)加熱熔化進而堆積成型方法，簡稱FDM。絲狀材料選擇性熔覆的原理如下：加熱噴頭在計算機的控制下，根據產品零件的截面輪廓信息，作X-Y 平面運動，熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱熔噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態，然后被擠壓出來，有選擇性的涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm 厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后作臺下降一定高度，再進行下一層的熔覆，好像一層層"畫出"截面輪廓，如此循環，最終形成三維產品零件。

　　【FDM技術的優點】

　　(1)成本低。熔融沉積造型技術用液化器代替了激光器，設備費用低;另外原 材料的利用效率高且沒有毒氣或化學物質的污染，使得成型成本大大降低。

　　(2)采用水溶性支撐材料，使得去除支架結構簡單易行，可快速構建復雜的內腔、中空零件以及一次成型的裝配結構件。

　　(3)原材料以材料卷得的形式提供，易于搬運和快速更換。

　　(4)可選多種材料，如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPS及醫用ABS等。

　　(5)原材料在成型過程中無化學變化，制件的翹曲變形小。

　　【FDM技術的缺點】

　　(1)原型的表面有較明顯的條紋，成型精度相對國外先進的SLA 工藝較低。

　　(2)沿著成型軸垂直方向的強度比較強。

　　(3)需要設計和制作支撐結構。

　　(4)需要對整個截面進行掃描涂覆，成型時間較長。

　　(5)原材料價格昂貴。

　　2)什么是3D打印技術之SLS

　　【SLS技術原理】

　　該技術采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結點的某一溫度，控制系統控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升到熔化點，進行燒結并與下面已成型的部分實現粘結。一層完成后，工作臺下降一層厚度，鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實粉末，進行新一層截面的燒結，直至完成整個模型。

　　【SLS技術的優點】

　　1)可用多種材料。其可用材料包括高分子、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末材料。特別是金屬粉末材料，是目前3D打印技術中最熱門的發展方向之一。

　　2)制造工藝簡單。由于可用材料比較多，該工藝按材料的不同可以直接生產復雜形狀的原型、型腔模三維構建或部件及工具。

　　3)高精度。一般能夠達到工件整體范圍內(0.05-2.5)mm的公差。

　　4)無需支撐結構。疊層過程出現的懸空層可直接由未燒結的粉末來支撐。

　　5)材料利用率高。由于不需要支撐，無需添加底座，為常見幾種3D打印技術中材料利用率最高的，且價格相對便宜。

　　【SLS技術的缺點】

　　1)表面粗糙。由于原材料是粉狀的，原型建造是由材料粉層經過加熱熔化實現逐層粘結的，因此，原型表面嚴格講是粉粒狀的，因而表面質量不高。

　　2)燒結過程有異味。 SLS工藝中粉層需要激光使其加熱達到熔化狀態，高分子材料或者粉粒在激光燒結時會揮發異味氣體。

　　3)無法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件，成型大尺寸零件時容易發生翹曲變形。

　　4)加工時間長。加工前，要有2小時的預熱時間;零件構建后，要花5~10小時時間冷卻，才能從粉末缸中取出。

　　5)由于使用了大功率激光器，除了本身的設備成本，還需要很多輔助保護工藝，整體技術難度大，制造和維護成本非常高，普通用戶無法承受。

　　3)什么是3D打印技術之SLA

　　【SLA技術原理】

　　在樹脂槽中盛滿液態光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時，可升降的工作臺處于液面下一個截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計算機的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進行掃描，使被掃描區域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的樹脂薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度，以固化的樹脂薄片就被一層新的液態樹脂所覆蓋，以便進行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢粘結在前一層上，如此重復不已，直到整個產品成型完畢。最后升降臺升出液體樹脂表面，取出工件，進行清洗、去處支撐、二次固化以及表面光潔處理等。光敏樹脂選擇性固化快速成型技術適合于制作中小形工件，能直接得到樹脂或類似工程塑料的產品主要用于概念模型的原型制作，或用來做簡單裝配檢驗和工藝規劃。

　　【SLA技術的優點】

　　(1)尺寸精度高,SLA原型的尺寸精度可以達到±0.1mm。

　　(2)表面質量好。雖然在每層固化時側面及曲面可能出現臺階，但上表面仍可以得到玻璃狀的效果。

　　(3)可以制作結構十分復雜的模型。

　　(4)可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結構的消失型。

　　【SLA技術的缺點】

　　(1)尺寸的穩定性差。成型過程中伴隨著物理和化學變化，導致軟薄部分易產生翹曲變形，因而極大地影響成型件的整體尺寸精度。

　　(2)需要設計成型件的支撐結構，否則會引起成型件的變形。支撐結構需

　　在成型件未完全固化時手工去除，容易破壞成形性。

　　(3)設備運轉及維護成本高。由于液態樹脂材料和激光器的價格較高，并且為了使光學元件處于理想的工作狀態，需要進行定期的調整和維護，費用較高。

　　(4)可使用的材料種類較小。

　　目前可使用材料主要為感光性液態樹脂材料，

　　并且在太多情況下，不能對成型件進行抗力和熱量的測試。

　　(5)液態樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護，以防止其提前發生聚合反應，選擇時有局限性。

　　(6)需要二次固化。在很多情況下，經過快速成型系統光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化，所以通常需要二次固化。

　　(7)液態樹脂固化后的性能不如常用的工業塑料，一般較脆，易斷裂，不便進行機加工。

　　4)什么是3D打印技術之DLP

　　【DLP技術原理】

　　與SLA光固化成型技術相似，都是利用感光聚合材料(主要是光敏樹脂)在紫外光照射下會快速凝固的特性。不同的是，DLP技術使用高分辨率的數字光處理器投影儀來投射紫外光，每次投射可成型一個截面。因此，從理論上，速度也比同類的SLA快很多。

　　【DLP技術的優點】

　　1) 精度高。其在材料屬性、細節和表面光潔度方面可以坯體注塑成型的耐用塑料部件。

　　2) 速度快。由于每次投射直接成型一個面，工件的長度(X軸長度)和寬度(Y軸長度)尺寸并不影響成型速度，成型速度僅受工件高度(Z軸長度)的影響。理論上，要比SLA快很多。

　　3) 造價低。由于無需激光頭發射激光來固化成形，僅使用成本極低的燈泡進行照射即可滿足成型要求。整個系統沒有噴射部件，所以沒有傳統成型系統噴頭堵塞的問題，使得維護成本大大降低。

　　4) 開源。國外一名叫Tristram Budel的創客發布了一款DLP3D桌面打印機，并將所有技術細節免費共享。開源和創客運動能有效幫助該技術往更高質量和更低成本上發展。

　　【DLP技術的缺點】(與SLA相似)

　　1) 需要設計支撐結構。

　　2) 樹脂材料價格貴，但成型后強度、剛度、耐熱性都有限，不利于長時間保存。

　　3) 由于材料是樹脂，溫度過高會熔化，工作溫度不能超過100℃。且固化后較脆，易斷裂，可加工性不好。成型件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強。

　　5)什么是3D打印技術之粘合劑噴射(BJ，也叫3DP)

　　【粘合劑噴射BJ技術原理】

　　首先把工作槽中填上粉末并鋪平，接著噴頭會按照指定的路徑將液態粘合劑噴射在預先指定區域中，來固定一層，升降臺下移，不斷重復直到工件完成，最后除去模型上多余的粉末材料即可。

　　【粘合劑噴射技術的優點】

　　1) 無需激光器等高成本元器件。成本較低，且易操作易維護。

　　2) 加工速度快，可以25毫米/小時的垂直構建速度打印模型。

　　3) 可打印彩色原型。這是這項技術的最大優點，它打印彩色原型后，無需后期上色，目前市面上的3D體驗館中3D打印人像基本采用此技術。

　　4) 沒有支撐結構。與SLS一樣，粉末可以支撐懸空部分，而且打印完成后，粉末可以回收利用，環保且節省開支。

　　5) 耗材和成形材料的價格相對便宜，打印成本低。

　　【粘合劑噴射技術的缺點】

　　1) 石膏強度較低，不能做功能性材料。且打印成品易碎。

　　2) 表面手感略顯粗糙，這是以粉末為成形材料的工藝都有的缺點。

　　目前易制科技有三款基于粘合劑噴射技術的設備，全彩粘合劑噴射3D打印機和工業覆膜砂粘合劑噴射3D打印機以及金屬粘合劑噴射3D打印機，能實現低成本全彩打印和工業砂型砂芯及復雜鑄件打印和金屬零件大批量生產。其中粘合劑噴射3D打印技術是國內唯一實現商業化的公司。