增材制造的基本原理、優(yōu)缺點及具體方法之歐陽音創(chuàng)編

歐陽音創(chuàng)編2021.03.11歐陽音創(chuàng)編2021.03.11歐陽音創(chuàng)編2021.03.11歐陽音創(chuàng)編2021.03.11增材制造的基本原理、優(yōu)缺點及具體方法時間：2021.03.11創(chuàng)作：歐陽音目前增材制造的主要方法就是3D打印技術(shù)（3DPrinting）?；驹恚喊岩粋€通過設(shè)計或者掃描等方式做好的30模型按照某一坐標軸切成無限多個剖面，然后一層一層的打印出來并按原來的位置堆積到一起，形成一個實體的立體模型。優(yōu)勢：1.制造復(fù)雜物品。（沒有傳統(tǒng)加工的限制）2.產(chǎn)品多樣化不增加成本。（一臺打印機，不需要改動模具）3.生產(chǎn)周期短。（最大的優(yōu)點）4.零技能制造。（相對于傳統(tǒng)制造所需要的操作技能很少）5.不占空間，便攜制造。（可應(yīng)用于災(zāi)區(qū)，戰(zhàn)場）6.節(jié)省材料。（沒有廢料、回料等）7.精確的實體復(fù)制。(3D照相館）缺點：1.材料限制：目前可用材料有限，無法支持各種各樣的材料。2.機器限制：對機器要求高，無法打印動態(tài)物體。3.花費負擔：成本昂貴，暫時難以進入大眾家庭。例子：1、SLA(光固化技術(shù))：立體光固化成型工藝(StereolithogyaphyApparatus，SLA)，又稱立體光刻成型。原理：液槽中會先盛滿液態(tài)的光敏樹脂，氮—鎘激光器或氯離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計算機的操縱下按工件的分層截面數(shù)據(jù)在液態(tài)的光敏樹脂表面進行遂行逐點掃描，這使掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化從形成工件的一個薄層。當一層樹脂固化完畢后，工作臺將下移一個層厚的距離以使在原先固化好的樹脂表面上再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平然后再進行下一層的激光掃描固化。優(yōu)點：1).成型過程自動化程度高。2).尺寸精度高。SLA原型的尺寸精度可以達到±0.lmm。3).表面質(zhì)量優(yōu)良。4).系統(tǒng)分辨率較高，可以制作結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的模型或零件。缺點：1).零件較易彎曲和變形，需要支撐。2).設(shè)備運轉(zhuǎn)及維護成本較高。3).可使用的材料種類較少。4).液態(tài)樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護。5).液態(tài)樹脂固化后的零件較脆、易斷裂。2、SLS(粉末燒結(jié)技術(shù))：選擇性激光燒結(jié)工藝(SelectiveLaserSintering,SLS)。原理：先采用壓輥將一層粉末平鋪到已成型工件的上表面，數(shù)控系統(tǒng)操控激光束按照該層截面輪廓在粉層上進行掃描照射而使粉末的溫度升至熔化點，從而進行燒結(jié)并于下面已成型的部分實現(xiàn)粘合。當一層截面燒結(jié)完后工作臺將下降一個層厚，這時壓輥又會均勻地在上面鋪上一層粉末并開始新一層截面的燒結(jié)，如此反復(fù)操作直接工件完全成型。優(yōu)點：1).可直接制作金屬制件(獨有)；2).材料選擇廣泛；3).可制造復(fù)雜構(gòu)件或模具；4).不需要增加基座支撐；5).材料利用率高。缺點：1).樣件表面粗糙，呈現(xiàn)顆粒狀；2).加工過程會產(chǎn)生有害氣體。3、FDM(熔融沉積技術(shù))：熔融沉積成型工藝(FusedDepositionModeling,FDM)是繼LOM工藝和SLA工藝之后發(fā)展起來的一種3D打印技術(shù)。原理：將絲狀的熱恪性材料進行加熱融化，通過帶有微細噴嘴的擠出機把材料擠出來。噴頭可以沿X軸的方向進行移動，工作臺則沿Y軸和Z軸方向移動（當然不同的設(shè)備其機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計也許不一樣），熔融的絲材被擠出后隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺將按預(yù)定的增量下降一個厚度，然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。優(yōu)點：1).整個系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，維護成本低，系統(tǒng)運行安全。可以使用無毒的原材料，設(shè)備系統(tǒng)可在辦公環(huán)境中安裝使用;2).工藝干凈、簡單、易于操作且不產(chǎn)生垃圾：3).獨有的水溶性支撐技術(shù)，使得去除支撐結(jié)構(gòu)簡單易行，可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件以及一次成型的裝配結(jié)構(gòu)件；4).原材料以材料卷的形式提供，易于搬運和快速更換：5).可選用多種材料，如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPSF以及醫(yī)用ABS等。缺點：1).成型精度相對SLA工藝較低，精度0.178mm;2).成型表面光潔度不如SLA工藝；3).成型速度相對較慢。4、3DP(3D噴射打印技術(shù))：聚合物噴射技術(shù)是以色列Objet公司于2000年初推出的專利技術(shù)，PolyJet技術(shù)也是當前最為先進的3D打印技術(shù)之一。原理：3D打印材料以超薄層被噴射到構(gòu)建托盤上，用紫外線固化，并且可以同時噴射兩種不同機械特性的材料。完成一層的噴射打印和固化后，設(shè)備內(nèi)置的工作臺會極其精準地下降一個成型層厚，噴頭繼續(xù)噴射光敏聚合材料進行下一層的打印和固化。就這樣一層接一層，直到整個工件打印制作完成。優(yōu)點：1).同時制作兩種及以上材料組合件；2).皮革紋理清晰，尤其適合內(nèi)飾件試制(方向盤、扶手、排檔等);3).密封條、密封圈試制；4).一次性制作復(fù)雜分總成零件；5).更細致表現(xiàn)細節(jié)；6).內(nèi)外飾小模型制作。缺點：材料強度受限制。5、PUG(真空注型技術(shù))：真空注型技術(shù)基于硅膠模而翻制樣件的技術(shù)，硅膠模制造工藝是一種比較普及的快速模具制造方法。原理：在真空狀態(tài)下，將液態(tài)硅橡膠澆注到?？蛑?，液態(tài)硅橡膠在真空負壓的作用下，釋放氣泡并牢固地貼敷在原型表面，固化后形成硅橡膠模具；再次在真空狀態(tài)下，將液態(tài)澆注料澆注到硅橡膠模具的空腔中，液態(tài)澆注料在真空負壓的作用下，釋放氣