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3D打印技术和传统机械制造优势对比
发布时间:2016-07-20       关键字:3D打印,传统制造,激光结烧,制造加工             来源:富贸商城

不像切削那样浪费材料,也不像注塑那样要求先制作模具。一次成型,快速个性化定制是3D打印的重要特点,这在小批量,多品种(个性化)的生产中占有非常大的优势。今天富贸商城小编要同大家分享3D打印和传统机械制造的对比,以及各类3D打印技术的优缺点分析,期望大家对3D打印有更多的了解。

 

3D打印存在着许多不同的技术;它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。

 

选择性激光烧结(SLS

    SLS工艺又称为选择性激光烧结,由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用CO2激光在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择性地烧结下层截面。

 

工艺特点:

制造工艺简单,柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜,成本低、材料利用率高,成型速度快,尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂(覆膜砂)、聚碳酸脂(poly carbonates)、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。无需支撑)。

SLS优势:

u 材料选择范围广,材料为塑料和金属材料。金属零件具有锻件性能,塑料零件与注塑零件性能相同,与其他工艺相比,成型零件可直接作为产品使用。

u SLS粉末烧结成型工艺加工速度快,一次可成型零件多。

u 无需支撑,材料利用率高,粉末材料可以回收利用,环保且节省开支。

SLS缺点:

u 表面有粗糙感,对零件表面要求比较高时需要后期处理。

u 设备成本较高

立体平板印刷(SLA

   零件精度较高。多年的SLA方法是目前RP技术领域中研究得最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.10.15mm,精度能达到0.1mm,现在最高精度已能达到0.05mm。需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。

工艺特点:

成型速度快,自动化程度高、可成形任意复杂形状、材料的利用率接近100%、尺寸精度高、SLA法主要应用于复杂、高精度、有艺术用途的精细件快速成型。

SLA优势:

u 表面光洁度好,精度高。

u 成型速度快,材料利用率高。

u 工艺稳定成熟。

SLA缺点:

u 材料局限性大,必须为光敏类材料。

u 材料价格较贵,需要设计支撑结构。

u 产品力学性能差,强度低,易老化。

数字光处理 (DLP)

DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似,不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

 

数字光处理DLP原理简图

工艺特点:

成型速度非常快,机器结构简单,价格低,成型原理跟SLA原理一样,只是激光头换成了光投影,由点到面,加工速度提高了很多,但是打印出来的工件强度不高。

DLP成型优势:

u 表面光洁度好,精度高。

u 成型速度非常快,材料利用率高。

DLP成型缺点:

u 材料局限性大,必须为光敏类材料。

u 材料价格较贵,需要设计支撑结构。

u 产品力学性能差,强度低,易老化。

u 不能制作大体积工件

分层实体制造(LOM

分层实体制造也称薄形材料选择性切割。它根据CAD三维模型每一个截面的轮廓线,在计算机的控制下,用激光或者刀片对薄形材料进行切割,逐步得到各层截面,并粘结在一起,这样反复逐层切割,粘合直至形成所需产品。零件轮廓以外的部分用激光剪切成小碎片以便零件制作完毕之后移去 ,因为LOM工艺材料仅限于薄材,性能一直没有提高,已逐渐走入没落。

 

工艺特点:

无需后固化处理、无需支撑结构、原材料价格便宜,成本低,LOM工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓,而不用扫描整个截面。因此成形厚壁零件的速度较快,易于制造大型零件。

LOM优势:

u 可制件大,成型简单件速度较快。

u 无热变形问题,无需设计支撑结构。

LOM缺点:

u 材料局限性大,应用受到限制,必须为薄材类材料。

u 产品Z轴力学性能差,复杂件产品剥离困难。

u 易吸潮变形,材料浪费严重。

熔融沉积式 (FDM

     FDM法是1988年发明的。喷头中喷出的熔化材料在X-Y工作台的带动下,按截面形状铺在底板上,一层一层加工,最终制造出零件。耗材是PLAABS,等丝状材料,需要支撑。生产效率较低,运营成本一般,设备费用便宜。总体材料利用率约90%

 

工艺特点:

这种工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于这种工艺具有一些显着优点,该工艺发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。

FDM优势:

u 不使用激光,维护简单,成本低

u 塑料丝材,清洁,更换容易后处理简单

u FDM成型单个零部件速度较快

FDM缺点:

u 材料限制比较大,只能够打印丝状低熔点塑料材料

u Z轴力学性能较差,表面有丝状纹理

u 无法打印特别复杂零件,需要设计支撑结构

三维打印法(3DP

3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂(特制胶水)将零件的截面印刷在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。具体工艺过程如下:上一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离(等于层厚:0.0130.1mm,供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。喷头在计算机控制下,按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉,在成形过程中起支撑作用,且成形结束后,比较容易去除。

 

工艺特点:

成形速度快,成形材料价格低,可以制作彩色原型,这是该工艺最具竞争力的特点之一。

3DP优势:

u 成型速度快,可以制作彩色原型。

u 无热变形问题,无需设计支撑结构,可制作任意结构件。

3DP缺点:

u 材料局限性大,应用受到限制。

u 产品力学性能差,结构强度低,不能打印微小细节特征。

u 表面粗糙,颜色层次不明显

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