3D打印技术原理 5
原理技术
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同。
普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。
扩展资料：
3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，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（AEC）、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。
参考资料：百度百科---3D打印技术
深圳森工科技有限公司
2024-11-19 广告
所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。
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。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
详细主要分三部分——建模、打印、完成
建模
3D打印模型可以使用计算机辅助设计软件包或三维扫描仪生成。手动搜集制作3D图像所需的几何数据过程同雕塑等造型艺术类似。通过3D扫描，可以生成关于真实物体的形状、外表等的电子数据并进行分析。以3D扫描得到的数据为基础，就可以生成被扫描物体的三维电脑模型。
无论使用哪种3D建模软件，生成的3D模型（通常为.skp、.dae、.3ds或其它格式）都需要转换成.STL或.OBJ这类打印机可以读取的格式。
无论是手动还是自动生成3D模型，对一般的消费者来说难度较大。这促进了最近几年3D打印公司的形成。其中比较有名的有 Shapeways、Thingiverse、MyMiniFactory 和 Threeding。
使用STL格式文件打印3D模型前需要先进行“流形错误”检查，这一步通常称为“修正”。对于采用3D扫描获得的模型来说，STL文件“修正”尤其重要，因为这样的模型通常会有大量流形错误。常见的流形错误包括，各表面没有相互连接，或是模型上存在空隙等。netfabb、Meshmixer，或是Cura和Slic3r都是常见的修正软件。[15][16]
完成修正后，用户可以用一种名为“slicer”（意为“切片机”）的软件功能将STL文件代表的模型转换成一系列薄层，同时生成G代码文件，其中包括针对某种3D打印机（FDM打印机）的定制指令。接下来，用户可以用3D打印客户端软件打印G代码文件，这种客户端软件可以利用加载的G代码指示3D打印机完成打印过程）。
值得注意的是，实际应用中的3D打印客户端软件通常会包含“切片机”软件功能。有多种开源切片机程序可供选择，如Skeinforge、Slic3r和Cura，不开放源代码的切片机程序则有Simplify3D和KISSlicer。3D打印客户端软件则有Repetier-Host、ReplicatorG和Printrun/Pronterface。
需要注意的是还有一款用到3D打印的人们经常使用的软件叫做G代码查看器（Gcode viewer）。这个软件可以检查打印机喷嘴的行进路线。
通过检查这个，用户可以自行决定修改GCode打印模型的不同方式（例如以不同姿势，如站立或平躺）以节省塑料（根据姿势和喷嘴路线，会用到更多或更少的支撑材料）。G代码查看器的例子有Gcode Viewer for Blender和Pleasant3D。
3D打印机根据G代码从不同的横截面将液体，粉末，纸张或板材等材料一层层组合在一起。这些层次与计算机辅助设计模型中的虚拟层次都是相对应的。这些真实的材料层或人工或自动地拼接起来形成3D打印成品。3D打印技术的主要优势在于，它几乎可以打印所有形状的物品。
打印分辨率指的是层次的厚度以及长和宽分辨率，单位为点/英寸（dpi）或微米（µm）。层厚一般为100微米（250点/英寸），但有些打印机，例如OBjet Connex 系列和Project 3D系统，可以打印层厚16微米（1600点/英寸）的物体[17]，横纵分辨率可以与激光打印机媲美，3D圆点直径大约为50到100微米（510到250点/英寸）。
现代制模技术根据工艺，模型大小和模型复杂程度的不同，耗费的时间从几个小时到几天不等。增量制造系统则可以将一般生产时间缩短到数小时，当然具体生产时间仍然根据打印机型号，模型大小和同时打印模型数量的不同会有较大变化。
传统的诸如注塑成型等工艺在批量生产聚合物上成本较低，但增量制造速度更快，更灵活，在生产少量物体时较划算。拥有了3D打印机的帮助，设计者和概念开发团队就可以利用这个只有桌面大小的打印机进行零部件和概念模型的生产了。
世界范围的快速原型成型技术
尽管3D打印的分辨率能满足许多产品的要求，但仍有上升的空间。方法是：先用标准分辨率打印一个比要求稍大的模型，然后用高分辨率的削减程序将多余的材料移除[18]。这样就能得到更为精确的3D模型。
一些可用于打印的聚合物在完成时可以让表面光滑，并使用化学气相过程改善。有些增量制造技术允许在打印过程中使用多重材料。这些技术能够同时进行彩色和混色打印，且不一定需要涂漆。一些打印技术要求内部支撑来在建造悬臂特点。
这些支撑必须在打印完成时用机械方法清除或溶解。所有的商业化的金属3D打印机都包含了在沉积后切割从金属基板切去金属部件的功能。GMAW 3D打印有一种新工艺可以用锤子取出去除铝部件来修改基材表面。
拓展资料
消费用途
多家公司正在研发家用3D打印机。目标市场主要为DIY一族，3D打印爱好者，灯塔客户以及学术研究和计算机领域。
RepRap在3D打印机家用系列中已经发展了很久，旨在生产自由及开源硬件（FOSH）的3D打印机，各项规格匹配GNU通用公共许可证的要求，并能生产自身零部件。RepRap已证明可以打印电路板和金属部件。
因为RepRap的“资源开放自由”，许多相关科技纷纷效仿，带动大部分相关或派生3D打印机开放资源。这种开放性意味着3D打印机的各种变体将会较容易实现。但不同技术的质量，复杂程度以及使用材料和成品的质量都是不同的。
开放资源的3D打印机可实现高度定制化，并且可以利用Thingiverse和Cubify等，借鉴公有领域设计，开发开源适用技术，随着其迅速发展，逐渐在各个领域得到关注。该技术因其材料的易得性和经济性，也有助于可持续发展计划的展开。
3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
拓展资料：
3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，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（AEC）、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。
发展方向：
1、标准和标准的制定机构
当一间实验室作出了图纸，需要拿出来共享时，会发现有太多的格式和标准了，因此，3D 打印原型机这个领域看起来像是野蛮生长，毫无标准。
2、开源的设计、配置和软件
当有了统一的标准后，3D 打印行业将会迎来开源。现在，太多的团队注重提高自己的3D 打印水平，在自我的闭环中发展。实际上，行业需要设备和软件的开源，在统一的标准下产生更多有用、高效、开放的创新。
3、原型机实验室
原型机打印并不受到重视，所以现在很多医疗器械商都是在一个脏乱、布满灰尘的地方放置打印设备。其实，现在已经有商业化运营的3D 打印实验室，来帮助这些企业打印出质量更高的原型机。
一．激光选区烧结/熔融（SLS/SLM)
SLM 技术的思想最初由德国Fraunhofer研究所于1995年提出，基本工作原理是通过激光束对熔化基板上的粉末层层加工，直到整个零件加工完毕
主要材料：塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末
优点：无需支撑即可制备复杂零件。
缺点：因受到粘接剂铺设密度的限制，导致部分3D技术制品致密度不高。
二．三维印刷工艺（3DP）
3DP技术最早由美国麻省理工学院Emanual Sachs等人开发。3DP技术主要是通过喷头喷出的粘结剂将粉末粘结成整体来制作零部件。3DP技术改变了传统的零件设计模式，真正实现了由概念设计向模型设计的转变。
主要材料：石英砂、陶瓷粉末、石膏粉末、聚合物粉末等粉末类耗材
优点：无需激光器等高成本元器件，成本较低，且易操作易维护；加工速度快；可打印彩色原型；耗材和成形材料的价格相对便宜，打印成本低。
缺点：发展时间短，相关技术国外垄断较为严重
三．熔融沉积造型（FDM）
这类3D打印技术由美国学者Scott Crump于1988年研制成功，以热塑性丝状为原料，通过可以移动的液化器熔化后喷出，逐线逐层地堆积出部件。
主要材料：聚丙烯、ABS铸造石蜡等
优点：成本低、结构简单、原材料的利用效率高且没有毒气或化学物质的污染。
缺点：成型速度相对较慢、喷头容易发生堵塞，不便维护。
四．光固化快速成型技术（SLA)
SLA技术是通过激光的扫描曝光实现单层的固化。通过紫外激光束，按照设计好的原件层截面，逐点固化，由点及线，由线到面，通过升降台的移动，层层叠加完成三维打印。
主要材料：液态光敏树脂等
优点：成型精度极高；零件烧结后致密度较为良好。
缺点：后续处理麻烦；二次固化问题严重。
