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2018年12月12日 星期三

3D Printer differences explained: 
FDM vs DLP vs SLA





來源慕光Laser


3D(3DP)是一系列快速成型技術的統稱,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,由快速原型機在X-Y平面內,透過掃描形式形成工件的截面形狀,透過逐層列印的方式來構造物體的技術。



一表带你看懂3D打印


目前市場上常見的有FDM(熔融沈積)技術、SLS(粉末材料選擇性雷射燒結)技術、SLA(光敏樹脂選擇性固化,簡稱光固化)技術和與SLA相似的DLP(數位光投影)技術等,其中SLS和SLA與雷射技術密不可分。


Coupling 3D printing with hot-melt extrusion to produce controlled ...

熔融技術
FDM技術是透過加熱裝置,將ABS、PLA等絲狀的熱熔性材料加熱融化,同時三維噴頭在電腦的控制下,根據截面輪廓信息,將材料選擇性地塗敷在工作台上,快速冷卻後形成一層截面。一層成型完成後,機器工作台下降一個高度(即分層厚度)再成型下一層,直至形成整個實體造型。

這種技術不需要雷射器等貴重元器件,因此價格便宜。同時其最大的優點在於加工過程中無毒無異味,對健康沒有負面影響。但加工效率低,精度差,表面粗糙是他無法解決的問題。
粉末燒結技術
SLS技術採用鋪粉將一層粉末材料,平鋪在已成型零件的上表面,並加熱至恰好低於該粉末燒結點的某一溫度,控制系統控制激光束(一般採用紅外線線雷射)按照該層的截面輪廓在粉層上掃描,使粉末的溫度升到熔化點,進行燒結並與下面已成型的部分實現粘結。

一層完成後,工作台下降一層厚度,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實粉末,進行新一層截面的燒結,直至完成整個模型。

這種技術可以採用多種材料,其中金屬粉末材料加工是目前3D列印技術中最熱門的發展方向之一,而且它的材料利用率是幾種常見3D列印技術中最高的。

但也存在成品表面粗糙、燒結過程有異味、無法直接成型高性能的金屬盒陶瓷零件,成型大尺寸零件時容易發生翹曲變形的優點。

尤其是加工前需要2小時的預熱時間;零件建構後更要花5至10小時時間冷卻,才能從粉末缸中取出,這大大降低了加工效率。
光固化技術
SLA技術是在液槽中充滿液態光敏樹脂,其在雷射器所發射的紫外激光束照射下,會快速固化。在成型開始時,可升降工作台處於液面以下,剛好一個截面層厚的高度。

透過透鏡聚焦後的雷射束,按照機器指令,將截面輪廓沿液面進行掃描。掃描區域的樹脂快速固化,從而完成一層截面的加工過程,得到一層塑料薄片。

然後,工作台下降一層截面層厚的高度,再固化另一層截面。這樣層層疊加構成建構三維實體。

這一技術發展時間最長,工藝最成熟,應用最廣泛,且加工精度最高,表面也比較光滑。但需要設計支撐結構,而支撐結構需要在未完全固化時去除,容易破壞成型件。

同時,由於SLA系統是需要對液體進行操作的精密設備,因此對周圍環境要求嚴苛。其加工的樹脂材料存在價格貴,固化後較脆、易斷裂,可加工性差、不利於長時間保存的缺陷。
DLP雷射成型技術和SLA立體平版印刷技術相似,都是利用外部光源逐層固化液態的光聚合物,不過它使用的光源是高分辨率的數位光處理器(DLP)投影機。

由於DLP在每層固化時是整片固化,而SLA技術是利用雷射從點到線,從線到面,因此DLP的速度比SLA技術速度快得多。該技術成型精度較高,在材料屬性、細節和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

DLP較其它類型的3D列印技術,有其獨特的優勢。首先,沒有移動光束,振動偏差小沒有活動噴頭,完全沒有材料阻塞問題,沒有加熱部件,提高了電氣安全性,列印準備時間短,節省能源,首次耗材添加量遠少於其它設備,節省用戶成本。

其次,可製造較為精細的零組件,以珠寶為例,量產的列印戒指可在一定程度上降低生產成本,並且列印完成後,可直接進行失蠟鑄造,產品的生產週期相對於傳統工藝,縮短了一倍以上的時間。

受價格越來越低、列印成本越來越低、操作越來越簡單等因素,基於DLP成型技術的3D列印機,越來越被消費者所接受。目前,DLP 3D列印技術應用領域較多,醫療、建築、運輸、航太、考古、教育、工業製造、珠寶首飾、玩具等領域都有涉及。




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