3D打印主流技术基本原理与工艺
简述3d打印技术的基本原理
简述3D打印技术的基本原理一、简介3D打印技术，也被称为增材制造，是一种创新的制造技术，它通过逐层叠加材料来构建三维物体。
这种技术在过去的几十年里发展迅速，已经在各种行业中得到了广泛的应用，包括医疗、航空航天、汽车、建筑和消费电子产品等。
本文将详细介绍3D打印技术的基本原理。
二、3D打印技术的基本原理3D打印技术的基本原理可以概括为以下几个步骤：1. 设计和建模：首先，需要使用计算机辅助设计（CAD）软件来设计和建模3D 对象。
这个过程可以通过绘制2D草图，然后将其转换为3D模型来完成。
2. 切片：一旦3D模型完成，就需要将其切割成数百或数千个薄层。
这个过程被称为“切片”。
每个切片都是一个二维图像，代表3D模型在那个特定角度的视图。
3. 打印头移动和材料挤出：接下来，打印头会在X、Y轴上移动，根据切片图像的信息，选择正确的位置挤出材料。
这个过程会反复进行，直到所有的切片都被打印出来。
4. 层叠和固化：每次打印一层后，打印头会稍微提高一点，然后在新的一层上打印。
打印的材料可以是塑料、金属、陶瓷或其他类型的复合材料。
每一层打印完成后，需要通过紫外线照射或加热等方式进行固化，以确保各层之间的粘合。
5. 去除支撑结构：如果3D模型有复杂的内部结构，可能需要使用支撑结构来帮助打印。
打印完成后，需要将这些支撑结构去除。
6. 后处理：最后，可能需要进行一些后处理步骤，如打磨、喷漆或电镀，以提高打印件的表面质量和耐用性。
三、3D打印技术的分类根据使用的打印技术和材料，3D打印技术可以分为多种类型，包括：1. 熔融沉积成型（FDM）：这是最常见的3D打印技术，使用热塑性塑料丝作为材料。
打印头将熔化的塑料挤出到打印床上，然后冷却固化。
2. 光固化成型（SLA）：这种技术使用紫外线激光来固化液体树脂，形成固态塑料。
3. 选择性激光烧结（SLS）：这种技术使用激光来烧结粉末材料，如尼龙或金属粉末。
4. 数字光处理（DLP）：这种技术使用投影仪来固化液态光聚合物。
3D打印技术的种类
3D打印技术的种类3d打印几种主流快速成型工艺的成型原理及优缺点来源：互联网作者：2022-12-0910:27:141.sla激光光固化(stereolithographyapparatus)该技术以光敏树脂为原料，利用计算机控制的紫外激光，根据预定零件各层截面的轮廓扫描液态树脂。
然后扫描区域中的薄层树脂将产生光聚合反应，从而形成零件的薄层截面。
当该层固化后，移动工作台，在之前固化的树脂表面涂抹一层新的液体树脂，以便扫描和固化下一层。
新固化层与前一层牢固粘合，并重复此操作，直到制造出整个零件的原型。
美国3dsystems是第一家推出这项技术的公司。
该技术的特点是精度高、光洁度高，但材料相对易碎，操作成本太高，后处理复杂，对操作人员要求高。
它适用于验证装配设计的过程。
2.3dp三维打印成型(3dimensionprinter)它最大的特点是小型化和易于操作。
它主要用于商业、办公、科研和个人工作室。
根据不同的印刷方法，3DP三维打印技术可分为热爆炸三维打印（代表：美国3dsystems公司的zprinter系列——原隶属于zcorporation公司，已被3dsystems公司收购）压电三维打印（代表：美国3dsystems公司的projet系列和STRATASYS公司不久前收购的以色列objet公司的3D打印设备）、DLP projection 3D打印（代表：德国Envisionitec公司的ultra和perfactory系列）等。
热爆式三维打印工艺的原理是将粉末由储存桶送出一定分量，再以滚筒将送出之粉末在加工平台上铺上一层很薄的原料，打印头依照3d电脑模型切片后获得的二维层片信息喷退出粘合剂并粘贴粉末。
完成第一层后，加工平台会自动下降一点，存储桶会上升一点。
刮刀将粉末从升起的储料斗推到工作平台上，并将粉末推平。
通过这种方式，可以获得所需的形状。
该技术的特点是速度快（是其他工艺的6倍），成本低（是其他工艺的1/6）。
3D打印技术的基本原理和工作流程
3D打印技术的基本原理和工作流程随着科技的不断发展，3D打印技术正在迅速成为制造业、医疗领域、设计界等众多行业的热门话题。
作为一种革命性的制造技术，3D打印技术能够将虚拟设计转化为真实物体，为创新和制造带来了无限的可能性。
本文将介绍3D打印技术的基本原理和工作流程。
首先，让我们来了解一下3D打印技术的基本原理。
3D打印是一种快速成型技术，其基本原理是通过逐层堆叠材料构建3D物体。
与传统的加工技术不同，3D打印技术使用的是可塑性材料，如塑料、树脂等，或者是可熔化的金属。
3D打印技术的关键在于将虚拟设计文件转化为逐层堆叠的物理形态。
主要的3D打印工作流程包括：建模、切片、打印和后处理。
首先，建模是指使用计算机辅助设计（CAD）软件创建物体的3D模型。
设计师可以通过CAD软件按照需求绘制物体的形状和尺寸。
接下来，切片是将3D模型分解为一层层的可打印路径。
切片软件将一个3D模型划分为数以百计的薄层，每一层都对应一次打印的路径。
这些路径将指导3D打印机精确地堆叠材料。
切片完成后，接下来是打印阶段。
3D打印机根据切片软件生成的路径逐层地精确堆叠材料。
3D打印技术有许多不同的工作原理，包括熔融沉积建模（FDM）、光聚合、选择性激光烧结（SLS）等。
其中，FDM是最常用的技术，它通过加热和挤压塑料丝将材料逐层地堆叠起来。
光聚合则是通过逐层光固化液态光敏树脂来形成物体。
最后，完成打印后需要进行后处理。
后处理包括去除支撑结构、表面处理和加工等。
在3D打印过程中，为了支撑新堆叠的层次，常常需要添加支撑结构。
这些支撑结构在打印完成后需要去除。
表面处理可用于平滑和润色打印物体的外观。
加工则是指给打印的物体添加额外的细节或进行精确加工。
除了基本的工作流程，3D打印技术还有一些应用领域和挑战。
3D打印技术已经应用于制造业、医疗、建筑和艺术等领域。
在制造业中，它可以加速原型制作和定制产品的生产。
在医疗领域，3D打印技术可用于生物打印、仿生器官制造和个性化医疗器械的制造。
3d打印技术基础知识
3d打印技术基础知识3D打印技术基础知识3D打印技术是指通过计算机辅助设计软件将三维模型转化为一系列二维切片，再通过3D打印机逐层堆叠材料，最终制造出实体物体的一种制造技术。
它不仅可以打印出具有复杂形状的物体，还可以实现个性化定制和批量生产，被广泛应用于工业制造、医疗、航空航天等领域。
1. 原理和工艺3D打印技术的基本原理是层层叠加，即将物体分解为一层层薄片，通过打印机逐层堆叠材料形成实体。
常见的3D打印工艺包括熔融沉积、光固化、粉末烧结等。
其中，熔融沉积是最常用的工艺，通过加热和熔化塑料线或金属线，通过喷嘴逐层堆积形成物体。
而光固化则是利用紫外线或激光束照射光敏树脂，使其逐层固化形成物体。
2. 3D打印材料常见的3D打印材料包括塑料、金属、陶瓷等。
塑料是最常用的材料，包括ABS、PLA等，其具有成本低、加工性能好的特点。
金属材料如钛合金、铝合金等在航空航天、汽车制造等领域有广泛应用。
陶瓷材料则常用于制造耐高温、耐腐蚀的零部件。
3. 3D建模软件3D打印前需要使用3D建模软件进行设计。
常见的3D建模软件包括SolidWorks、AutoCAD、Fusion 360等。
这些软件可以绘制出三维模型，并对其进行编辑、修复和优化，以满足打印需求。
4. 3D打印机3D打印机是实现3D打印的关键设备。
根据不同的工艺和需求，可选用的3D打印机种类繁多。
常见的有桌面式3D打印机、SLA光固化打印机、SLS粉末烧结打印机等。
桌面式3D打印机适合个人和小批量打印，而工业级3D打印机则可以实现更高精度和更大尺寸的打印。
5. 应用领域3D打印技术已经在众多领域得到应用。
在工业制造领域，可以通过3D打印技术制造出复杂的零部件、模具等。
在医疗领域，3D打印技术可以用于个性化医疗器械的制造，如义肢、种植体等。
在航空航天领域，3D打印技术可以制造出轻量化的零部件，提高飞行器的性能。
此外，3D打印技术还可以应用于建筑、艺术、教育等领域。
3D打印主流技术基本原理与工艺
3D打印技术原理与基本工艺（一）3D打印技术概述3D打印（3D Printing）是快速成型技术的一种，也称为增材制造技术（Additive Manufacturing，AM），是一种以数字模型文件为基础，以材料逐层累加的方式制造实体零件的技术。
3D打印技术概念起源于19世纪，从上世纪80年代末正式应用到现在已经有30多年历史。
3D打印通常是采用3D打印机来实现，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。
（二）3D打印工艺介绍激光光固化技术（Stereolithography Apparatus SLA）特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面使其逐层凝固叠加构成三维实体，又称立体光刻成型。
该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D打印技术之一。
SLA工艺也成为了目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种3D打印技术。
图1：SLA工作原理图（由云工厂整理）液槽中会先盛满液态的光敏树脂，氦—镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描，这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。
当一层树脂固化完毕后，工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化。
因为液态树脂具有高粘性而导致流动性较差，在每层固化之后液面很难在短时间内迅速抚平，这样将会影响到实体的成型精度。
采用刮板刮平后所需要的液态树脂将会均匀地涂在上一叠层上，这样经过激光固化后将可以得到较好的精度，也能使成型工件的表面更加光滑平整。
新固化的一层将牢固地粘合在前一层上，如此重复直至整个工件层叠完毕，这样最后就能得到一个完整的立体模型。
当工件完全成型后，首先需要把工件取出并把多余的树脂清理干净，接着还需要把支撑结构清除掉，最后还需要把工件放到紫外灯下进行二次固化。
3D打印技术的原理与应用
3D打印技术的原理与应用一、概述3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型为基础，通过控制激光束或压力喷嘴的运动轨迹，将材料按照一定层次和顺序逐层打印成三维实体模型。
该技术已经在许多领域如航空航天、汽车工业、医疗等得到广泛应用，并成为未来制造业的重要发展方向。
本文将详细介绍3D打印技术的原理与应用。
二、3D打印技术原理3D打印技术的原理常见有以下几种：1.激光烧结原理激光烧结原理是指通过激光束对金属粉末进行烧结，使其逐层加固形成三维实体。
这种技术适用于金属制品制造，如飞机零件等。
2.光固化原理光固化原理是指通过激光束或紫外线LED光源来照射液态光敏树脂，使其逐层加固形成三维实体。
这种技术适用于制造小型高精度零件，如模具等。
3.熔融析出原理熔融析出原理是指通过加热与塑化处理的塑料或金属材料，通过压力喷嘴逐层喷出形成三维实体。
这种技术适用于制造大型零件，如汽车零件等。
三、3D打印技术应用3D打印技术的应用范围非常广，涉及许多领域。
下面将分别介绍它在航空航天、汽车工业、医疗等领域的应用。
1.航空航天航天器制造过程需要高精度的零部件，同时制造成本又很高。
3D打印技术能够解决这个问题，使得航天器的制造过程更为高效、快速。
3D打印技术不仅可以制造小型零件，还可以制造大型零件，如火箭燃料管等。
2.汽车工业3D打印技术在汽车工业中的应用较为常见，可以快速制造汽车模型，设计师可以通过3D打印技术直观观察模型效果，从而更好地优化设计。
在汽车生产中，3D打印技术也可以批量生产一些细小部件，如车门把手等，大大降低了生产成本。
3.医疗3D打印技术在医疗行业中的应用也非常广泛，成功打印出人体器官和人体骨骼模型等等。
这种技术能够为临床医学提供更准确的数据，为医生提供更好的治疗方案。
同时，3D打印技术还可以制造出定制化的假肢及人体组织、器官等，大大提高了医疗服务的水平。
四、总结3D打印技术是未来生产领域的重要趋势，在许多领域都得到了广泛的应用。
请简述3d打印技术的基本原理和工艺流程
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3d打印的基本原理,成型特点和应用领域
3d打印的基本原理,成型特点和应用领域3D打印技术是一种通过逐层堆积材料以实现物体的三维建模技术。
它是一种将数字模型直接转化为实物的先进制造技术。
下面将从基本原理、成型特点和应用领域三个方面来详细介绍3D打印技术。
3D打印的基本原理是先通过计算机软件建立待打印物体的三维模型，然后将模型切片成许多薄层。
接下来，3D打印机可按照这些薄层逐层添加材料来建立模型。
主要有以下几种3D打印技术：（1）喷墨式3D打印技术（Inkjet 3D Printing）：类似于家用喷墨打印机的工作原理，通过一根细管将材料喷洒到逐层堆积的平台上。
（2）熔融沉积成形技术（Fused Deposition Modeling，FDM）：通过加热并熔化塑料丝等材料，然后将其逐层沉积在平台上，逐渐构建成所需物体。
（3）光固化3D打印技术（Stereolithography，SLA）：通过激光或紫外线照射光敏树脂，使其固化成固体，然后逐层堆积完成物体的构建。
3D打印的成型特点主要有以下几个方面：（1）自由度高：与传统制造方式相比，3D打印可以制造出复杂形状、中空结构等其他方式难以实现的物体。
（2）逐层建模：3D打印可以将数字设计文件一层一层地转化为实体，极大地提高了制造的精度和可控性。
（3）节省材料：3D打印由于逐层堆积，只会使用需要的材料，不会产生大量的浪费，相较于传统的加工方式更加环保和经济。
（4）个性化定制：3D打印技术可以根据用户的需求实现个性化定制制造，提供符合个体需求的产品。
3D打印技术在各个领域都有广泛的应用：（1）制造业：3D打印技术可以用于制造各种原型、模具和终端产品，减少了制造成本和时间，提高了设计和生产的效率。
（2）医疗领域：3D打印技术可以制造出高精度的医疗器械和人体组织模型，用于手术规划、医学教育和仿真培训等方面。
（3）航空航天：3D打印技术可以制造出轻量化、高强度的航空航天部件，提高了飞机和火箭的性能和可靠性。
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3D打印技术原理与基本工艺
（一）3D打印技术概述
3D打印（3D Printing）是快速成型技术的一种，也称为增材制造技术（Additive Manufacturing，AM），是一种以数字模型文件为基础，以材料逐层累加的方式制造实体零件的技术。
3D打印技术概念起源于19世纪，从上世纪80年代末正式应用到现在已经有30多年历史。
3D打印通常是采用3D打印机来实现，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。
（二）3D打印工艺介绍
激光光固化技术（Stereolithography Apparatus SLA）特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面使其逐层凝固叠加构成三维实体，又称立体光刻成型。
该工艺最早由Charles W.Hull于1984年提出并获得美国国家专利，是最早发展起来的3D打印技术之一。
SLA工艺也成为了目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种3D打印技术。
图1：SLA工作原理图（由云工厂整理）
液槽中会先盛满液态的光敏树脂，氦—镉激光器或氩离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描，这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。
当一层树脂固化完毕后，工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化。
因为液态树脂具有高粘性而导致流动性较差，在每
层固化之后液面很难在短时间内迅速抚平，这样将会影响到实体的成型精度。
采用刮板刮平后所需要的液态树脂将会均匀地涂在上一叠层上，这样经过激光固化后将可以得到较好的精度，也能使成型工件的表面更加光滑平整。
新固化的一层将牢固地粘合在前一层上，如此重复直至整个工件层叠完毕，这样最后就能得到一个完整的立体模型。
当工件完全成型后，首先需要把工件取出并把多余的树脂清理干净，接着还需要把支撑结构清除掉，最后还需要把工件放到紫外灯下进行二次固化。
SLA工艺成型效率高，系统运行相对稳定，成型工件表面光滑精度也有保证，适合制作结构异常复杂的模型，能够直接制作面向熔模精密铸造的中间模。
尽管SLA的成型精度高，但成型尺寸也有较大的限制而不适合制作体积庞大的工件，成型过程中伴随的物理变化和化学变化可能会导致工件变形，因此成型工件需要有支撑结构。
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering,SLS）特定波长与强度的激光逐层将粉末材料烧结成型形成三维实体。
该工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其硕士论文中提出的，随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。
SLS工艺使用的是粉末状材料，激光器在计算机的操控下对粉末进行扫描照射而实现材料的烧结粘合，就这样材料层层堆积实现成型，如图所示为SLS的成型原理：
图2：SLS工作原理图（由云工厂整理）
SLS加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面，数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔
化点，从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。
当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚，这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结，如此反复操作直接工件完全成型。
在成型的过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用，因此SLS成型的工件不需要像SLA成型的工件那样需要支撑结构。
SLS工艺使用的材料与SLA相比相对丰富些，主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷甚至还可以是金属。
SLS工艺支持多种材料，成型工件无需支撑结构，而且材料利用率较高。
尽管这样SLS设备的价格和材料价格仍然十分昂贵，烧结前材料需要预热，烧结过程中材料会挥发出异味，设备工作环境要求相对苛刻。
选择性激光熔融成型（SLM）基本原理与加工过程与SLS相似，它是特定波长与强度的激光逐层将粉末材料熔融并凝固成型形成三维实体，材料：模具钢、不锈钢、钛合金、铝合金、钴铬钼合金等。
熔融沉积造型（Fused Deposition Modeling,FDM）丝状热塑性材料在喷头内被加热熔化逐层挤出挤出固化并与周围的材料粘结成型。
该技术由Scott Crump于1988年发明，随后Scott Crump创立了Stratasys公司。
1992年，Stratasys 公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机—“3D造型者（3D Modeler）”，这也标志着FDM技术步入商用阶段。
热熔性丝材（通常为ABS或PLA材料）先被缠绕在供料辊上，由步进电机驱动辊子旋转，丝材在主动辊与从动辊的摩擦力作用下向挤出机喷头送出。
在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦力材料制成以便丝材能够顺利准确地由供料辊送到喷头的内腔。
图3：FDM工作原理图（由云工厂整理）
喷头的上方有电阻丝式加热器，在加热器的作用下丝材被加热到熔融状态，
然后通过挤出机把材料挤压到工作台上，材料冷却后便形形成了工件的截面轮廓。
采用FDM工艺制作具有悬空结构的工件原型时需要有支撑结构的支持，为了节省材料成本和提高成型的效率，新型的FDM设备会采用了双喷头的设计，一个喷头负责挤出成型材料，另外一个喷头负责挤出支撑材料。
一般来说，用于成型的材料丝相对更精细一些，而且价格较高，沉积效率也较低。
用于制作支撑材料的丝材会相对较粗一些，而且成本较低，但沉积效率会更高些。
支撑材料一般会选用水溶性材料或比成型材料熔点低的材料，这样在后期处理时通过物理或化学的方式就能很方便地把支撑结构去除干净。
三维立体印刷（Three-Dimension Printing,3DP）喷头用粘结材料将粉末逐层粘结成型形成三维实体，该技术由美国麻省理工大学的Emanual Sachs教授发明于1993年，3DP的工作原理类似于喷墨打印机，是形式上最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。
图4：3DP工作原理图（由云工厂整理）
3DP工艺与SLS工艺也有着类似的地方，采用的都是粉末状的材料，如陶瓷、金属、塑料，但与其不同的是3DP使用的粉末并不是通过激光烧结粘合在一起的，而是通过喷头喷射粘合剂将工件的截面“打印”出来并一层层堆积成型的。
首先设备会把工作槽中的粉末铺平，接着喷头会按照指定的路径将液态粘合剂（如硅胶）喷射在预先粉层上的指定区域中，此后不断重复上述步骤直到工件完全成型后除去模型上多余的粉末材料即可。
3DP技术成型速度非常快，适用于制造结构复杂的工件，也适用于制作复合材料或非均匀材质材料的零件。
数字光处理（DLP）类似SLA光固化成型技术，但每次可成型一个面，成型效率和精度大大提高，材料：光敏树脂。