【3D打印】当下最火的3D打印你知道多少？相关技术动图了解一下！

2020 年 4 月 29 日 产业智能官

3D打印是制造业领域的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。近年来，随着工业技术的进步，3D打印技术得到迅速发展并得到媒体的广泛关注，各类3D打印技术被纷纷报道。面对众多的3D打印技术，各位小伙伴是不是有点hold不住了？没关系，下面小编为大家整理了一些和3D打印有关技术信息，用图文的方式生动呈现出其原理，把高大上的3D打印技术拉下神坛！

金属3D打印技术可以直接用于金属零件的快速成型制造，具有广阔的工业应用前景，是国内外重点发展的3D打印技术，下面小编带大家分享3D打印原理高分子篇五大技术：SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM和金属3D打印原理五大技术：NPJ、SLM、SLS、LMD、EBM。

3D打印原理高分子篇五大技术

SLA (StereoLithography)

SLA (StereoLithography)即光固化成型技术，指利用紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应，来逐层固化并生成三维实体的成型方式，SLA制备的工件尺度精度高，是商业化的最早3D打印技术。

以下是SLA工艺工程：

紫外激光源

光固化反应

逐层扫描成型

CLIP (ContinuousLiquid Interface Production technology)

CLIP (ContinuousLiquid Interface Production technology)即连续液体界面提取技术，是在Carbon 3D公司在SLA技术的基础上开发的具有革命性的3D打印技术，将3D打印的速度提高了100倍！

CLIP从底部投影，使光敏树脂固化，不需要固化的部分通过控制氧气，形成死区，抑制光固化反应而保持稳定的液态区域，这样就保证了固化的连续性。

光固化反应

氧气抑制光固化过程

光固化死区演示

CLIP成型过程

3DP（Three-DimensionalPrinting）

3DP（Three-DimensionalPrinting）即三维打印快速成型技术，其与传统二维喷墨打印接近，从喷头喷出粘结剂（彩色粘结剂可以打印出彩色制件），将平台上的粉末粘结成型，通常用采用石膏粉作为成型材料。3DP技术目前主要应用有两个：全彩3D打印及砂模铸造。

以下是Exone公司用3DP技术进行砂模铸造的过程：

粘结剂喷射

加热固化

打印成型

铸造成型

PolyJet

PolyJet即聚合物喷射技术，其成型原理类似3DP技术，但喷射的不是粘合剂而是光固化树脂，喷射完成后通过紫外光照射固化成型。

PolyJet成型原理

PolyJet采用阵列式喷头，甚至可以同时喷射不同材料，实现多种材料、多色材料同时打印。

阵列喷头工作过程

PolyJet打印过程

FDM（Fused Deposition Modeling）

FDM（Fused Deposition Modeling）即熔融层积技术，利用高温将材料熔化，通过打印头挤出成细丝，在构件平台堆积成型。FDM是最简单也是最常见的3D打印技术，通常应用于桌面级3D打印设备。

以下是FDM技术的工作原理：

模型处理

耗材挤出成型

逐层打印过程

去除支撑

表面处理

金属3D打印原理五大技术

NPJ（Nano Particle Jetting）

NPJ技术是以色列公司Xjet最新开发出的金属3D打印成型技术，与普通的激光3D打印成型相比，其使用的是纳米液态金属，以喷墨的方式沉积成型，打印速度比普通激光打印快5倍，且具有优异的精度和表面粗糙度。

以下是Xjet设备工作过程：

金属颗粒细化

金属颗粒分布在液滴中

液滴喷射成型过程

液相排出过程

烧结后的制件

SLM（Selective Laser Melting）

SLM即选区激光熔化成型技术，是目前金属3D打印成型中最普遍的技术，采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，得到的制作致密度可达99%以上。

激光振镜系统是SLM的关键技术之一，以下是SLM Solution公司的振镜系统工作图：

激光发射

激光传输

扫描振镜

激光扫描熔化

金属粉末熔化过程

金属3D打印过程中，由于制件通常较复杂，需要打印支撑材料，制件完成后需要去除支撑，并对制件的表面进行处理。

取出制件

去除支撑

打磨后处理

SLS（Selective Laser Sintering）

SLS即选区激光烧结成型技术，与SLM技术类似，区别是激光功率不同，通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS制备塑料制件的过程：

模型分层切片

激光烧结过程

制件的取出

后处理

SLS也可用于制造金属或陶瓷零件，但所得到的制件致密度低，且需要经过后期致密化处理才能使用。

SLS制造金属零件

LMD（Laser Metal Deposition）

LMD即激光熔覆成型技术，该技术名称繁多，不同的研究机构独立研究并独立命名，常用的名称包括：LENS, DMD, DLF, LRF等，与SLM最大不同在于，其粉末通过喷嘴聚集到工作台面，与激光汇于一点，粉末熔化冷却后获得堆积的熔覆实体。

以下是LENS技术的工作过程：

同轴送粉

构建过程

EBM（Electron Beam Melting）

EBM即电子束熔化技术，其工艺过程与SLM非常相似，区别在于，EBM所使用的能量源为电子束。EBM的电子束输出能量通常比SLM的激光输出功率大一个数量级，扫描速度也远高于SLM，因此EBM在构建过程中，需要对造型台整体进行预热，防止成型过程中温度过大而带来较大的残余应力。

以下是EBM工作过程：

整体预热

成型过程

熔化过程中粉末的变化

看了这些。你都明白了，科学技术发展越来越快，之后之后各种东西会不会都可以用3D技术制造，比如住房，或者一些器官等。

3D打印的突出特点有两个：一是免除模具，二是制造成本对设计的复杂性不敏感。免除模具的特点使得3D打印适合用于产品圆形、试制零件、备品备件、个性化定制、零件修复、医疗植入物、医疗导板、牙科产品、耳机等小批量个性化的产品。而传统制造工艺、如果产品的设计过于复杂，那么对应的制造成本就会十分昂贵。3D打印对所占用的材料成本更加敏感，而对设计的复杂性并不敏感，也就是说3Ｄ打印适合制造复杂形状的产品，包括一体化结构、仿生学设计、异形结构、轻量化点阵结构、薄壁结构、梯度合金、复合材料、超材料等。

摄影师Platon Antoniou曾在为霍金拍摄时问了霍金一个问题：“您能不能给我一个词，谈谈您想对这个世界说什么？”霍金打出了他对这个世界想说的话：“wow”！即使一生被禁锢在轮椅上，他依然觉得这个世界值得人惊叹与热爱。

提到霍金，是因为我们在关注3D打印所能为人类所创造的价值的过程中，我们的心得正好是：“wow”。

当前，3D打印要么被忽略要么被过分地夸大，希望人们能够通过某种途径来客观、清晰地了解关于3D打印的“wow”。不管你是哪个行业，不管你是什么专业，只要与制造有关，你会发现，你都离不开3D打印。而拥有这个洞察力，你将能做到心中有数。

所以，无论你是学校里的学生，无论你是否在学习3D打印相关的知识，无论你是制造业的管理层还是技术人员，无论你的企业是否已经使用了3D打印技术。这本《3D打印与工业制造》都将为你揭开3D打印关于价值创造的奥秘，让你从应用的角度上理解3D打印的价值，不仅对3D打印的发展建立全局感，还能敏锐地捕捉到3D打印与应用端结合的落脚点。然后有针对性地去补充自己需要的知识，包括材料、机械、软件、检测、后处理、激光加工等，你将从中受益。

希望这本书成为3D打印行业的必读圣经！帮助业界去开拓3D打印更多值得人惊叹与热爱的“wow”，这将是属于我们共同的旅程！

——引自《3D打印与工业制造》序

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书名：3D打印与工业制造

作者：工业和信息化部工业发展中心王晓燕朱琳

ISBN：978-7-111-61729-7

动图来源：新材料在线

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