3d打印机工作过程,3D打印是如何工作的？
3d打印机工作过程
一、材料挤出型
Material extrusion
选择性地通过喷嘴或孔口沉积材料。例如熔融沉积成型（Fused deposition modelling, FDM），这是一种最直观、最常见的印刷方法。在印刷过程中，设备加热和熔化丝状热熔材料，通过带有细喷嘴的喷嘴将材料挤出并选择性地沉积在平台上。冷却后，形成一个横截面，以便逐层打印，直到形成整个实体。印刷材料主要是聚合物和塑料，包括聚乳酸PLA、热塑性聚氨酯弹性体TPU丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS等。
3D打印是如何工作的？
优点：设备及耗材价格低廉，材料范围广，印刷产品强度高。
缺点：打印精度低，打印样品表面粗糙度大。
光聚合成型
Vat photopolymerization
选择性光固化液体聚合物采用特定波长的光。这种技术所用的材料是光敏树脂，树脂在光照下从液态转变为固态，从而实现打印过程。根据不同的光源类型、照射方式和成型方式，可分为三维光刻成型（Stereolithography appearance, SLA）数字光处理（Digital light processing, DLP）等等，其原理和印刷工艺不同。其中，SLA利用激光逐点扫描液体树脂表面，按点-线-面的顺序固化，完成一层的成型，然后与成型平台的移动层叠加，形成三维实体。DLP一层成型采用全面曝光，光源多为LED紫外光源，每模芯片等空间光调制器生成的紫外光源，每层曝光图形。
优点：加工精度高，打印成品表面光滑，全面曝光成型效率高。
缺点：材料范围有限，材料性能较弱。
三、定向能量沉积型
Directed energy deposition
即熔即沉积工艺采用聚焦热能熔化材料。主要包括激光同步送粉（LENS，LBMD，LSF）电子束熔丝沉积（Electron beam direct manufacturing, EBDM）现有结构多用于建筑或修复。该过程是激光束和其他能源在沉积区产生熔化池并高速移动。喷嘴将丝状或粉状材料（如钛和钴铬合金）送入高温区，加热至熔点，熔化后逐层沉积。在高度可移动的臂上安装喷嘴或工作台，以便高度灵活移动。
优点：无需支撑，加工灵活性高，可实现构件的高效制备和修复。
缺点：加工表面精度有限，成型样品需要重新加工(如配合铣床等)，结构复杂的零件难以修复。
四、材料喷射型
Material jetting
2D三维进化版喷墨打印机。材料喷射可分为连续材料喷射（Continuous material jetting, CMJ）、纳米颗粒喷射（Nanoparticles jetting, NPJ）和按需滴落（Drop on-demand, DOD）。其基本原理是利用带电偏转板和电磁场，准确出的材料准确定位在印刷平台上，并利用紫外线光源固化成型。材料喷射和上述立体光刻成型（SLA）非常相似，不同的是前者一次可以喷出几百个小液滴，而前者一次可以喷出几百个小液滴，不同的是前者一次可以喷出几百个小液滴，SLA在整桶树脂中，激光选择性地逐点固化。喷射光敏液滴材料包括聚合物和塑料，如丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS和聚丙烯PP等。
优点：可实现高精度的全彩快速打印，提高原型及最终部件的美学质量。
缺点：材料范围有限，价格昂贵，需要进行后处理以去除多余的材料。
五、粘合剂喷射成型
Binder Jetting
也叫微喷粘结成型（Three dimensional printing and gluing, 3DP），粉末成型是通过粘合剂合剂来实现的。主要工艺是将陶瓷或聚合物等粉末材料放入容器中，并用喷墨打印头将粘合剂喷入粉末中。例如，砂和水的混合会形成更坚固的结构，一层粉末会在选定的区域粘合。重复此过程，下一层粉末将通过粘合剂的渗透与上一层粉末层结合，从而层层叠叠。在使用金属和陶瓷材料时，需要通过高温烧结去除粘合剂，实现粉末颗粒之间的冶金结合，使成品具有一定的强度和密度。
优点：成型效率高，可同批次打印不同颜色，无需支撑结构。
缺点:粗糙度高，成型件密度低。对于金属和陶瓷，可能需要添加蜡来增加聚合物的结构强度。
六、粉末床熔融成型
Powder bed fusion
这是另一种基于粉末床的方法，主要用于印刷金属部件。与上述打印方法不同，粉末床的熔化不涉及实现打印的沉积粘合剂，主要代表选择性激光烧结（Selective laser sintering, SLS）、选择性激光熔化（Selective laser melting, SLM）电子束选区熔化（Electron-beam selective melting, EBSM）等。粉末床的熔化过程一般是，粉末材料储存在料斗和材料储存器均匀地涂在印刷平台表面，在真空环境中，使用高功率激光或电子束熔化和烧结粉末，然后涂一层粉末进行下一层烧结，直到整个实体的形成。其中，电子束选区熔化会预热粉末床，整个腔室的最高温度可达数千度，大大降低了成型部件的残余应力；SLS需要添加额外的粘合剂，如低熔点金属或树脂材料。
优点：精度高，可打印金属(如钛、铝、铜、不锈钢、高温合金等)，陶瓷、尼龙等材料。
缺点：成本高，打印大尺寸物体时容易翘曲，速度慢。
七、片材层压型
Sheet lamination
激光切割后，材料通过粘合剂或焊接形成实体。与上面列出的其他工艺方法不同，片材层压印刷技术除了金属板之外，还可以使用材料，甚至纸张等材料几乎可以卷曲。层压主要包括分层实体制造（LOM）制造超声波增材（Ultrasonic additive manufacturing, UAM）等。LOM用胶水粘合多层纸，用锋利的刀切割，不加热或熔化。每张纸的切割方法略有不同。UAM超声波焊机用于粘合金属板或金属带，每个金属层在生长结构上轧制。最大的技术优势是低温，适用于对温度敏感的低熔点材料。
优点：成型速度快，精度高，翘曲变形小。
缺点：层间粘结差，成型样品结构强度有明显的各向异性，材料利用率低，只能制作简单的结构件。
应用实例
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