3D打印技术详解：原理、机型、材料与打印种类
3D打印技术详解：原理、机型、材料与打印种类
3D打印技术是一种通过逐层堆叠材料来制造三维物体的先进制造技术。它可以根据数字模型文件，使用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。这项技术在制造业、医疗、建筑等多个领域都有广泛的应用前景。
一、3D打印技术的原理
3D打印技术的基本原理是将3D模型分层切片为成百上千个薄层，这相当于高等数学中的微分操作。然后将描述这些薄层的数字化文件输出到打印机，3D打印机逐层打印出来，这又相当于积分操作，直到将整个形状叠加成型。
根据其原理，3D打印技术具有以下优缺点：
- 优点：不需要刀具、模具，所需工装、夹具大幅度减少；可以制造出传统工艺方法难以加工，甚至无法加工的复杂结构；大幅度减少材料的浪费。
- 缺点：制作所需时间长。
二、常见的3D打印技术
FDM——熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling）
FDM技术是目前最常见的一种3D打印技术。其工作原理是将材料在喷头内加热熔化，然后喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出。材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。
SLA/DLP——光固化立体成型（Stereo Lithography/Digital Light Processing）
SLA/DLP技术使用高功率激光来硬化容器中的液态树脂，以产生所需的3D形状。这种技术精度高，但操作复杂，会产生有毒气体。
SLS——选择性激光烧结
SLS技术采用红外激光器作为能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一个烧结好的零件。这种技术主要用于工业金属打印。
三、FDM打印机常见机械框架
FDM打印机有多种机械框架结构，每种结构都有其特点：
Prusa i3结构：会受惯性影响，精度较低，但成本低。
单悬臂：精度低，成本低。
Corexy：经济且效果好，精度高，也是目前许多社团主要应用的设备。
三角洲：高端，调试复杂。
FDM打印机的优点包括干净安全、易于搬运和快速切换、材料利用率高等。但其缺点也较为明显，如成型后表面粗糙需要抛光、最高精度只能达到0.1mm、速度较慢（因为喷头只有一个）、需要浪费一定材料来做支撑等。
四、FDM使用材料
PLA
PLA（聚乳酸）是由玉米杆提炼而成的生物环保材料。
- 优点：极低的收缩率，抗变形翘曲强，可打印大面积模型，打印效果光亮清晰，打印期间没有刺鼻不良味道。
- 缺点：加热温度只能在180-220℃，230℃以上由于碳化容易堵头，粘性相对ABS强，支撑难剥离。
PLA材料是FDM技术的首选材料。
ABS
ABS是一种目前产量最大、应用最广泛的塑料。熔融状态时会产生有毒气体。
- 优点：强度较高，可做抛光、电镀处理，柔韧性好，支撑面易剥离。
- 缺点：收缩率较PLA高，打印大面积模型时容易翘边。
ABS的熔化温度较高，一般打印温度在230-260℃。
本文原文来自CSDN博客