三维打印成型技术
3D打印(3d打印)
打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层 截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素/英寸）或者微米来计 算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维 Systems' ProJet系 列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的 直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度 而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度 而定的。
2019年1月14日，美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术，制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓 支架，成功帮助大鼠恢复了运动功能。
2020年5月5日，中国首飞成功的长征五号B运载火箭上，搭载着“3D打印机”。这是中国首次太空3D打印实 验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
1986年，美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。 2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。 2010年11月，美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 打造3D打印汽车的Jim Kor团队成员 2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。 2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。 2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
3D打印成型工艺
3D打印成型工艺详解
根据3D打印的成型工艺类型，3D打印技术可以分为很多种，现在比 较成熟的主流快速成型技术有SLA、SLS、FDM、3DP、LOM等。
成型原理 高分子聚合反应
烧结和熔化
技术名称 激光立体光固化（Stereo Lithography Apparatus， SLA）
高分子打印技术（Polymer Printing） 高分子喷射技术（Polymer Jetting） 数字化光照加工技术（Digital Lighting Processing， DLP） 选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering， SLS） 选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting， SLM） 电子束熔化技术（Electron Beam Melting， EBM）
3D打印成型原理
2 黏合叠层
另一个优点是，很多原材料都可以制成粉末的形态，比如尼龙、钢、青铜和钛等， 因此粉末材料应用的范围也更加广泛。但这种方法制造的物体表面往往不光滑、 多孔，也不能同时打印不同类型的粉末，粉末处理不当，还有爆炸的危险。SLS成 型是高温过程，产品“打印”完成后需要冷却，视打印层的尺寸和厚度不同，有 的物体甚至需要一整天的冷却时间。
3D打印成型工艺详解
三维打印技术（3DP）
3DP的原理和普通打印机非常相似，这 也是三维打印这一名称的由来。其最大 的特点是小型化和易操作性，适用于商 业、办公、科研和个人工作室等场合， 但缺点是精度和表面光洁度都较低。因 此在打印方式上的改进必不可少，例如 压电式三维打印类似于传统的二维喷墨 打印，可以打印超高精细度的样件，适 用于小型精细零件的快速成型，相对于 SLA，其设备更容易维护，产品表面质 量也较好。
三维印刷成型工艺
三维印刷成型工艺三维印刷成型工艺是一种先进的制造技术，它可以通过逐层堆叠材料来创建复杂的物体，从而实现个性化定制和快速生产。
这种工艺已经被广泛应用于航空航天、医疗、汽车、建筑等领域，为各行业带来了革命性的变革。
在三维印刷成型工艺中，首先需要设计模型，然后将模型输入到三维打印机中。
打印机会根据模型逐层打印材料，直到整个物体完成。
与传统制造工艺相比，三维印刷成型工艺具有许多优势。
首先，它可以快速制造出复杂的结构，无需额外的工具或模具。
其次，由于是逐层打印，因此可以实现个性化定制，满足客户的特殊需求。
另外，三维印刷成型工艺还可以减少材料浪费，提高生产效率。
在航空航天领域，三维印刷成型工艺被广泛应用于制造飞机零部件。
通过这种工艺，可以制造出轻量化、高强度的零部件，提高飞机的性能和燃油效率。
在医疗领域，三维印刷成型工艺可以制造出个性化的假体和假肢，帮助残疾人重获新生。
在汽车领域，三维印刷成型工艺可以制造出复杂的汽车零部件，提高汽车的安全性和舒适性。
在建筑领域，三维印刷成型工艺可以制造出创新的建筑结构，实现建筑业的绿色和可持续发展。
虽然三维印刷成型工艺具有许多优势，但也面临一些挑战。
首先，目前的三维打印机还无法实现大规模生产，生产速度较慢。
其次，材料选择有限，影响了打印出物体的质量和性能。
另外，三维印刷成型工艺的成本较高，限制了其在一些领域的应用。
随着技术的不断进步和成熟，相信三维印刷成型工艺将会得到进一步的发展和应用。
未来，我们可以预见三维印刷成型工艺将在制造业、医疗领域、建筑业等领域发挥更大的作用，为人类带来更多的便利和创新。
三维印刷成型工艺的发展将推动各行业的转型升级，促进社会经济的可持续发展。
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打印技术概述与应用
3.5 打印过程-完成打印
三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯 齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的 物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。 有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打 印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶物）作为支撑物。
3D打印技术概述与应用
— 3D打印简介 二 3D打印发展历史
三 3D打印CONTENT
—
3D打印简介
1.1 定义
3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用 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的技术。 3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。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，已经有使用这种技术打印而成的零部件。 该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、 地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
基本材料
热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料
几乎任何合金 几乎任何合金 钛合金 钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝 热塑性粉末 热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉 石膏 纸、金属膜、塑料薄膜 光硬化树脂 光硬化树脂
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3.3 打印过程-三维设计
三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截 面，即切片，从而指导打印机逐层打印。 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模 拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。 PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打 印的输入文件。
3d打印技术名词解释
3d打印技术名词解释3D打印技术名词解释：3D打印技术，也被称为增材制造或快速成型技术，是一种通过逐层堆积材料构建物体的制造方法。
以下是几个与3D打印技术相关的名词解释：1. 3D打印机：3D打印机是一种设备，它能够将数字模型转化为实际物体。
它通过逐层添加材料的方式，将设计文件转变为真实的物理对象。
2. STL文件：STL文件是用于3D打印的常见文件格式。
它将三维物体的表面表示为多个三角形面片的集合。
这种文件格式被广泛支持，可以在许多不同的3D建模软件中创建和导出。
3. CAD：CAD是计算机辅助设计的缩写。
它是一种使用计算机软件创建、修改和优化产品设计的方法。
在3D打印中，CAD软件通常用于创建物体的数字模型。
4. 材料：3D打印技术可以使用各种不同的材料，包括塑料、金属、陶瓷、生物材料等。
每种材料在3D打印过程中的处理方法和性能特点可能会有所不同。
5. 分层制造：分层制造是3D打印技术的基本原理之一。
它将整个物体切分为多个水平层，并依次将材料沉积在每一层上，逐渐构建起最终的物体。
6. 支撑结构：在一些3D打印过程中，为了支撑物体的悬空部分，需要添加额外的支撑结构。
这些支撑结构可以在打印完成后去除，以得到最终的物体。
7. 扫描仪：扫描仪是一种设备，用于将物理对象转化为数字模型。
在3D打印中，扫描仪可以用来创建物体的数字副本，也可以用来从实物中获取精确的尺寸和形状数据。
这些是与3D打印技术相关的一些常见名词解释。
通过了解这些名词的含义，我们可以更好地理解和掌握3D打印技术的应用和原理。
三维印刷成型工艺
三维印刷成型工艺一、概述三维印刷成型是一种新兴的制造技术，通过打印机将设计好的三维模型逐层打印成实体模型，具有快速、精准、定制化等优点。
本文将详细介绍三维印刷成型的工艺流程及注意事项。
二、材料准备1. 打印机：选择适合自己需求的打印机，根据不同的材料选择不同的打印机。
2. 原材料：选择合适的原材料，如ABS、PLA等。
3. 涂层剂：为了提高打印质量和降低成品表面粗糙度，需要使用涂层剂。
三、建模设计1. 选择建模软件：如Tinkercad、SketchUp等。
2. 设计完成后导出STL格式文件。
四、切片处理1. 选择切片软件：如Cura、Simplify3D等。
2. 导入STL格式文件，并进行切片处理。
3. 设置打印参数，包括温度、速度等。
五、打印过程1. 打开打印机电源并调整床面平整度。
2. 将原材料放入打印机并开始预热。
3. 开始打印过程，注意观察打印状态，及时调整参数。
六、后处理1. 将成品从打印床上取出。
2. 去除支撑结构和残留物。
3. 进行涂层处理。
七、注意事项1. 打印机操作前需仔细阅读说明书，了解安全操作规范。
2. 原材料的选择要合适，不同的材料有不同的特点和适用范围。
3. 设计时要考虑到实际打印过程中可能出现的问题，如支撑结构、粘附力等。
4. 切片处理时要根据实际情况进行参数设置，如温度、速度等。
5. 打印过程中需要注意观察打印状态，及时调整参数以获得更好的打印效果。
八、总结三维印刷成型是一种快速、精准、定制化的制造技术，其工艺流程包括材料准备、建模设计、切片处理、打印过程和后处理等步骤。
在使用三维印刷成型技术时需要注意安全操作规范和材料选择，并根据实际情况进行参数设置和调整。
三维打印成型技术的工艺特点ppt课件
（4）包覆：刷一层防水固化胶，增加其强度，防止因吸水减弱 强度，或者将模型浸入能起保护作用的聚合物中。
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知识拓展
液滴粘接粉末三维打印成型技术的工艺参数分析
1 1.喷头到粉层的距离 2.每层粉末的厚度 3.喷射模式和扫描速度 4.每层成型时间 5.棍子的运动参数 6.其他工艺参数
模块六 三维打印成型
6.3 三维打印成型技术的工艺特点和工艺过程
1
本节知识 点
1 三维打印成型技术的工艺特点
2 三维打印成型技术的工艺过程
2
课程导入 观看视频
思考
1.三维打印成型与其他3D打印成型技术相比，有何 特点？ 2.说说三维打印成型的工艺过程。
3
课程学习
三维打印成型技术的工艺特点
材料类型 选择广泛
（2）切片分层，将模型转化为STL文件，利用专用切片软件将 其切成薄片过程
2
原型制作
粉末材料
逐层打印
原型制作完成
8
液滴粘接粉末三维打印成型技术的工艺过程
3
后处理
（1）静置：使得成型的粉末和粘结剂之间通过交联反应、分子 间作用力等作用固化完全。
（2）强制固化：加热焙烧、真空干燥、紫外光照射方式
成本低
2
1 体积小
打印过程 无污染
3
成型速 度快
4
优点
运行维护 费用低
5 高度柔性 6
4
不足
三维打印成型技术的工艺特点
1
制作强度较低于其他 快速成型方式。
22
制作精度有待提高， 特别是液滴黏结粉末 的三维打印成型技术。
几种3D打印技术
几种3D打印技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1、SLA（Stereo lithography Appearance，立体光固化成型技术）用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。
这样层层叠加构成一个三维实体。
SLA是最早实用化的快速成形技术，原材料是液态光敏树脂。
其工作原理是：将液态光敏树脂放入加工槽中，开始时工作台的高度与液面相差一个截面层的厚度，经过聚焦的激光按横截面的轮廓对光敏树脂表面进行扫描，被扫描到的光敏树脂会逐渐固化，这样就可以产生了与横截面轮廓相同的固态的树脂工件。
此时，工作台会下降一个截面层的高度，固化了的树脂工件就会被在加工槽中周围没有被激光照射过的还处于液态的光敏树脂所淹没，激光再开始按照下一层横截面的轮廓来进行扫描，新固化的树脂会粘在下面一层上，经过如此循环往复，整个工件加工过程就完成了。
然后将完成的工件再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
工作原理图如下：优势：1.光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高；2.由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具；3.可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具；4.使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本；5.为实验提供试样，可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核；6.可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化；劣势：1.SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高。
2.SLA系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻；3.成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存；4.软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉；5. 由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变；前景：立体光固化成型法的的发展趋势是高速化，节能环保与微型化。
3D打印成形技术
感谢聆听
学习单元一
四、光固化快速成型技术的最新进展
当前SLA 技术的进展主要体现在以下几个方面： 1. 软件技术 随着越来越多的原型要在快速成型机上加工，RP 软件的性能在提高工作效 率、保证加工精度等方面变得越来越重要。因为虽然快速成型机的加工过程 是自动进行的，不需要人工干预，但RP 的数据处理却要由人来完成，特别 是由于目前通行的STL 文件总存在这样那样的问题。当操作员手中有大量的 原型要在短时间内加工出来时，数据处理就成了瓶颈，并且稍有疏漏，可能 导致一批零件的加工失败。
学习单元一
二、光固化快速成型的工作原理
将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处 理即得到满足要求的产品。 具体的工作步骤如下： （1）将液态的光敏树脂材料注满打印池。 （2）打印平台升起，直到距离液体表面一个层厚的位置时停下。 （3）水平刮板沿固定方向移动，将液体表面刮成水平面。 （4）激光器生成激光束，通过透镜进行聚焦后照射在偏振镜上，此时偏振 镜根据切片截面路径自动产生偏移，这样光束就会持续地依照模型数据有选 择性地扫描在液面，由于树脂的光敏特性，被照射到的液态树脂逐渐固化。 （5）在固化完成后，打印平板自动降低一个固定的高度，水平刮板再次将 液面刮平，激光再次照射固化，如此反复，直至整个模型打印完成。
学习单元一
三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光固化快速成型的特点
光固化快速成型的优势在于成型速度快、原型精度高，非常适合制作 精度要求高、结构复杂的小尺寸工件。在使用光固化快速成型的工业 级3D 打印机领域，比较著名的是Object 公司。该公司为SLA 3D 打印 机提供100 种以上的感光材料，是目前支持材料最多的3D 打印设备。 同时，Object 系列打印机支持的最小层厚已达16 μm在所有3D 打印 技术中，SLA 打印成品具备最高的精度、最好的表面光洁度等优势。
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快速成型技术论文作业题目:三维打印成型技术最新研究进展撰写要求姓名：学号：专业：院系：2013年10月Ⅹ日摘要论述了90 年代国际全新的“三维打印技术”,该技术无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图型数据中生成任意形状的零件. 本文着重介绍了该技术的几种常见方法、原理及其应用前景.关键词三维打印增材制造计算机辅助设计与制造三维打印技术,为80 年代中期发展起来的一种高新技术,是造型技术的一项突破性进展[1 ] . 它现有十多种名称,如:增材制造(materied in crease manufacturing) 、快速原型制作(rapidprototyping) 、计算机辅助设计与制造(CAD/ CAM) 、以及桌上制造工艺( desktop manufactur2ing) 等等. 该技术不同于传统手段的制造工艺,它综合应用了CAD/ CAM 技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识. 它最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本.目前,这项技术正迅猛发展,已越来越引起人们的广泛重视. 美国、日本和以色列已有十多家公司都竞相开展了这项技术的研究. 其中美国的3D 系统(3D systems) 公司,早在1988 年就向市场推出了这种设备———立体光刻机[2 ] . 专家们预测,这一新型技术将在90 年代得到快速发展,其影响可与60 年代的数控技术及80 年代的特种加工技术媲美[3 ]一、三维打印成型工艺的最新研究进展与成果（一）选择性激光烧结法这种光打印法与基于液态光敏树脂成型法类似,只是用粉末材料代替液态光敏树脂,且激光束功率相应大些,以使其足以把粉末加热到“烧结温度”,从而把它与基体烧结在一起. 最终完成零件的成型过程 .目前工业应用此法成型的材料有热塑料,聚合碳化物、尼龙、蜡等等. 西屋公司开发了用激光或电子束来进行烧结的设备,可用于钴、铁、镍合金及陶瓷的烧结. 据悉,该产品已在1992年投放市场. （二）喷涂打印法１、喷射微粒法这种方法是用一种微力的喷咀,喷射出小熔滴,小熔滴射到基体上,冷却后就形成新的一层材料,如此一层层喷射,一层层增长,最终形成所需的形状.喷射微粒制造现在已有两家公司制造出了这种设备,美国的preceptionsystem Inc 公司所生产的原型机,可以喷射蜡微滴,以制作精密蜡模. 美国的Automated Dy2namics Co 公司生产的一种可喷射铝微滴的机器,每小时可以喷射1kg 的铝滴.“喷射微粒法”的最大好处,是它可以在同一零件上喷上不同的颜色和材料,这很适合用来制作装饰材料和非均质材料.２、三维喷射粘结法此法综合了“选择性激光烧结”及“喷射微滴”这两种三维打印法的特点.微型喷头喷射粘有粘结剂的微粒到需要粘结的地方,逐层喷射直到整个零件坯完成为止.这样的零件坯还要在120 ℃的温度下热处理2h ,取出后去掉未粘结的粉末,还要在1000～1500 ℃的温度下焙烧以保证零件达到足够的机械及耐热强度. 这种方法是由美国麻省理工大学开发的,主要用于制造陶瓷铸模,铸芯(用于失蜡铸造) 及多孔陶瓷坯(再用液态金属渗浸后形成金属陶瓷复合物零件) .３、熔化沉积法这种方法是通过XY控制的加热头来送出熔化的材料于基体或已固化的材料上,由于底层材料较冷,从而使熔化的材料沉积固化. 这样逐层,逐带生成出所需要的零件.采用的材料可以是热塑性材料,也可以是金属带或丝. 对于金属材料可用电孤焊的方法使其熔化沉积. 目前,用这种方法作出的零件精度尚不够高,表面质量有待进一步改进.二、三维打印成型设备的最新产品与技术情况三、三维打印成型技术用材料研究现状（一）金属粉末3DP快速成形金属材料是目前用量最大使用最广的材料，随着现代工业技术的快速发展，业界对金属结构零部件的成形工艺也提出了更加严格的要求，要求成形工艺具有低成本、高度柔性化、自动化、快速化、数字化等特点，由于传统成形工艺的局限性，三维打印成形技术因能很好地适合以上工艺要求而得到迅速发展。
目前，金属粉末三维打印成形的研究主要集中在成形工艺参数控制与优化、制件后处理强化工艺改进等方面，其目的是解决制件的精度和强度偏低问题。
最新的研究结果表明，制件的精度除了受粉末粒径、数据处理误差、装置定位误差和控制误差等因素的影响外，粘结剂的饱和度也是影响精度的主要因素。
图1所示为TiNiHf形状记忆合金粉末在粘结剂饱和度不同（分别为55%、110%、170%）的条件下制备的宽度为300µm的线条试样[12]。
由图可知，图1（b）的外形最完整，且尺寸误差也最小。
从图1中还可发现，3个试样的边缘都有不同程度的“结瘤”和“粘渣”现象，这是由于粘结剂从轮廓边界溢出而粘结非截面轮廓区域的粉末形成的。
这种现象的产生对制件表面粗糙度和尺寸偏差都有很大的影响，所以，消除“结瘤”和“粘渣”现象的发生可有效提高制件精度，而控制粘结剂的饱和度并不是减少或消除这种现象的有效方法。
有报道提出，采用精细激光束和慢速扫描对轮廓边缘进行烧结可大幅度提高SLS工艺的精度，有研究人员在3DP工艺中采用类似的方法来达到提高精度的目的，即在喷头扫描轮廓边缘时，减小喷嘴直径并降低扫描速度，但这种方法对精度的提升效果并不明显，这主要是由于3DP工艺中喷射的粘结剂微滴在粉末中有一个固化过程，喷射在轮廓边缘的粘结剂微滴在没有固化前会向周围产生不规则扩散，这个扩散过程会增大粘结剂微滴的粘结范围，从而使实际粘结范围与理论粘结范围产生偏差，影响制件精度。
因此，要解决3DP工艺成形制件的精度问题还需深入研究粘结剂微滴大小、喷射方向、喷射速度和粘结剂固化速度等因素对粘结范围的影响规律。
金属粉末3DP成形的制件通常采用的致密化处理工艺主要是高温烧结和热等静压，基于浸渗处理工艺的研究也有报道，如Dimitrov 等人采用三维打印技术制备了不锈钢坯件，将坯件经烧结和渗铜处理，最终获得了由60%不锈钢和40%青铜构成的零件[16]。
制件经致密化处理后，其致密度可达98%，甚至可完全致密化。
但经致密化处理后的制件线收缩率很大，使制件的最终尺寸产生较大偏差，难以得到近净产品，这是阻碍金属零件3DP快速制造工业化应用的关键所在。
因此，要实现金属零件的3DP快速精确成形，必须解决制件烧结或热等静压时的线收缩难题。
有研究尝试通过向粘结剂溶液中加入纳米银颗粒，配制成流动性良好的可喷射的悬浮纳米银粘结剂溶液，采用3DP工艺分别喷射含纳米银的粘结剂溶液和普通粘结剂溶液粘结金属银粉末成形长度为50mm的零件，两种粘结剂成形的零件经烧结后发现，含纳米银的粘结剂溶液粘结成形的零件的长度为35mm，普通粘结剂成形的零件的长度为32mm（如图2所示）[17]，含纳米银的零件经烧结后的线收缩率有较明显的减小。
这种方法对减小制件烧结后的收缩率做出了初步探索，虽然收缩率的降低幅度不大，但这种方法为减小制件烧结后的线收缩率的研究提供了思路，因此，提高成形坯件的致密度是减小制件烧结后的线收缩率的最佳途径。
（二）陶瓷粉末3DP快速成形新型陶瓷结构材料由于具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等优异性能而被广泛使用，但是其本身硬而脆的特性使其普通加工成形异常困难。
3DP工艺的出现为陶瓷和陶瓷基材料的直接快速成形成为可能，相关的研究报道也较多。
如Moon对陶瓷粉末材料三维打印粘接成形的过程进行了研究，他发现除了粘结剂溶液的粘度和表面张力外，成形粉末的表面粗糙度和孔隙尺寸对粘结渗透动力学也有显著的影响[18]。
Grau等采用三维打印技术制备了用于浆料浇注的Al2O3陶瓷模具，该模具与传统的石膏模具相比，具有强度高、干燥时间短等优点[19]。
Scosta等采用3DP工艺对覆膜Ti3SiC2陶瓷粉末进行预成形，通过冷等静压工艺提高其致密度，经烧结后制件的致密度从50%~60%提高到99%[6]。
目前陶瓷粉末3DP直接成形工艺研究的重点主要集中在陶瓷坯件的致密化处理、制件性能测试和分析等方面，尤其是陶瓷坯件经烧结后进行浸渗处理间接制备陶瓷基复合材料已成为该领域的研究热点。
Melcher等采用3DP工艺间接获得Al2O3/Cu合金复合材料坩埚制品（如图3（c）所示）[9]。
首先通过三维打印技术获得Al2O3陶瓷预成形坩埚坯件（如图3（a）所示），然后将坩埚坯件进行烧结处理，再将烧结后的坩埚（如图3（b）所示）在无压条件下渗铜合金，获得所需的坩埚制品。
最后将坩埚底部的板料用于力学性能测试，并对断裂韧性进行了分析，结果表明裂纹桥接和裂纹偏转是主要的增韧机理。
Wei Zhang等也采用类似的工艺路线制备了Al2O3/玻璃复合材料[20]，对复合材料的组织和轴向（x轴、y轴、z轴方向）性能进行了观察和测试，研究了分层厚度与复合材料组织和性能之间的关系，最小的分层厚度可获得最致密的材料和较好的力学性能，材料的y轴方向的力学性能优于另外2个方向。
（三）型砂3DP快速铸型目前铸造技术及设备的柔性相对较差，通常需要采用多种工艺流程，使用多种装置、工具、模具和夹具，需要一个较长的周期来制造铸型或零件原型。
铸件的结构和尺寸的改变将会直接影响铸型的设计、制造、装配等长而复杂的工艺过程。
随着高新技术的不断发展和市场需求的个性化和多样化，铸造企业必须掌握灵活性强、市场响应速度快、可小批量生产而不明显增加产品成本的砂型近净成形技术。
因此，3DP快速成形工艺在铸造领域得到广泛的应用。
美国Z Corp公司的Z Cast工艺采用了一种由铸造砂、塑料和其他添加物组成的混合粉末材料直接成形铸型和型芯，并直接用于有色金属零件的铸造[21]。
Ex One公司的ProMetal RCT技术是一种专门制作铸造砂型的3DP技术，成形材料为树脂砂，成形件(铸型)不需要进行特别的后处理工序，进行清扫后就可以用于铸造生产。
该公司的ProMetal S15成形机可成形1500mm×750mm×700mm的铸型，速度为75s/层。
而采用ProMetal RCT工艺则可以在一次成形中制作出4个完整的铸型和型芯，而所花费的时间仅约48h[22-24]。
此外，Soligen 公司推出的直接制模铸造（DSPC）也是源于3DP，使用该公司研发的设备可以直接用于精铸工艺陶瓷模型的制造。
北京殷华激光快速成形与模具技术有限公司和佛山峰华自动成形装备有限公司联合研制PCM 铸型成形设备，其成形原理也是基于微滴喷射粘结的分层制造思想。
图4是采用PCM设备制造的CBF250B真空泵叶轮铸型[25]。
四、三维打印成型的应用现状（一）有助于设计评审及验证三维打印技术,能在设计过程中将样件或模型制造出来,评审就一目了然,比图形更清楚,更直观. 这样可在早期发现设计差错,避免由于设计差错而造成制造工艺装备的浪费. 例如由三维打印工艺制造某种新型机器,在安装试用中,如发现错误,即可重新修定CAD 设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间. （二）有利于并行工程的应用三维打印技术从CAD 到CAM 可以直接连线或通过简单的接口就能实现. 各个生产部门和生产过程可以共享信息,并行进行,如图7b[9 ] . 而传统的加工体系是由几个相互独立的部门组成的(见图7a) ,每个部门都有自己的专家,设备及CAD 环境. 在制造过程中,部门之间信息传递是必不可少的,但传统体系下的信息传递往往效率很低且容易出现错误. 由于CAD 系统不同,软件操作困难,缺少下一道工序的知识和信息则更容易造成时间和经济上的巨大浪费.采用三维打印技术,工艺规程和工序设计都降低到最小程度,不需要决定工序的先后次序及复杂的加工路线,零件是在一个工序中成型出来的,从而为并行工程创造了最好条件.（三）模具制造领域的应用与数控加工技术相比,三维打印技术能更快,更容易地设计并制造出各种复杂的模具,并大大提高生产效率和产品质量. 例如采用冷喷涂法制造注塑模,使用的锌合金、强度高、收缩率低,从而模具的寿命长,可达1 万次[9 ] . 同时由于省去了常规制模方法中的人工详细绘图,数控加工和热处理等三个最耗时费钱的过程,因而制造成本只有原来的几分之一. 常规方法加工需3～6 周的注塑模具,用此方法可在2～3 天内完成.此外,三维打印工艺还可以加工反模,用于制造熔模铸造用的蜡模.（四）适合于小批量或复杂形状的工件生产[10 ]小批量生产塑料制件,从投入/ 产出的角度来看,一个塑料制件的模子需生产数千个零件方划得来. 小批量则可用三维打印工艺来经济地生产.三维打印工艺对零件的复杂性几乎没有限制. 只要提供适合的CAD 模型,就可以制造出相应的原型. 这种方法特别适合制造很小或很薄的零件.三维打印工艺,可由CAD 直接过渡到CAM ,因而可以说是快速的;它把复杂的工序减化到了最低限度,因而又可说是高效的;同时它还适合于多种材料及形状的成形加工,因此它还可以说是多能的. 正是由于它具有这种快速、高效和多能的特点,这项技术才成为90 年代人们关注的焦点,并正迅速得到发展.参考文献1 Getteman , Ken Mo. Stereolithography ; Fast Making. Mod , Mach , shap , 1989 , 62 (5) :100～1072 继值. 桌上制造工艺及其在航宇工业中的应用,航空制造工程,1991 ,12 :20～223 Bojoke O. How to make stereolithography into a practical tool to tool production , Annais of the CIRP 1991 , 40(1) :175～1774 尹希猛,王运赣、黄树槐. 快速成型技术———90 年代新的造型工具. 中国机械工程,1993 ,4 (6) :25～275 Baurell D. L , Beaman J . J , Marcus H. L , Solid freeform fabrication an advanced manufacturing approach , Ind.Int , workshop on rapid system prototyping 1990 , J une 4～7 ,1～76 Richardson K. E , The production of wax models by the ballistic particle manufacturing process , Ind. conf . onrapid prototyping , 1991 , 15～227 Sachs E. , Cima M. Comie J . Three - dimensional pritting : rapid tooing and prototypes directly from a CADmodel , Annais of the CIRP 1990 , 39 (1) :201～2048 Crump S. Fused deposition modeling (FDM) : putting rapid back in prototyping , Ind , Int . Conf , on rapid pro2totyping 1991 , 358～3619 王刚,颜永年,卢清萍. 基于光成型的快速模具制造技术. 中国机械工程,1994 ,5 (2) :25～2710 朱剑英. 增材制造———MIM 技术. 航空精密制造技术,1993 ,29 (3) :1～5。