3D打印：崛起中的智能制造方式【南極熊連載】

制造技術(shù)大致可分為三種方式。其一是減材制造，是指利用刀具或電化學(xué)的方法，去除不需要的材料，剩下的部分即是所需要的產(chǎn)品。其二是等材制造，是指利用模具控形，將液體或固體材料變?yōu)樗�需要的產(chǎn)品。這兩種方法是傳統(tǒng)的制造方法，例如鑄造技術(shù)從三千多年前的青銅器時(shí)代就開(kāi)始使用。其三是近30年發(fā)展起來(lái)的3D打印技術(shù)，學(xué)名為增材制造，它是用材料逐層累積制造物體的方法。

1 技術(shù)原理

美國(guó)材料與測(cè)試協(xié)會(huì)增材制造技術(shù)委員會(huì)（ASTM F42）對(duì)增材制造的定義是：一種與減材制造相反，根據(jù)三維數(shù)據(jù)把材料集中一體的生產(chǎn)過(guò)程。按照這一權(quán)威定義，增材制造必須由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。3D打印技術(shù)是一系列增材制造技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)，其基本原理都是疊層制造，即由快速原型機(jī)在X-Y軸坐標(biāo)方向生成目標(biāo)物體的截面形狀，然后在Z軸坐標(biāo)間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。而在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，我們通過(guò)切割原料或通過(guò)模具成型制造新的實(shí)體物品，例如鑄造（等材制造）或切削鉆孔（減材制造）。

大多數(shù)人第一次聽(tīng)到3D打印時(shí)，他們就想到了傳統(tǒng)的桌面打印機(jī)。3D打印其實(shí)和傳統(tǒng)打印非常相似，都是由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)硬件完成打印。通常來(lái)說(shuō)，人們使用傳統(tǒng)技術(shù)的噴墨打印機(jī)進(jìn)行打印，過(guò)程是這樣的：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，接著打印機(jī)將一層墨水噴到紙的表面形成一副二維圖像。而使用3D打印機(jī)也是一樣，控制軟件會(huì)通過(guò)切片引擎（用于將立體模型分解成多個(gè)橫截面）完成一系列數(shù)字切片，然后將這些切片信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會(huì)進(jìn)行逐層打印，然后堆疊起來(lái)，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。

就終端用戶(hù)的實(shí)際體驗(yàn)而言，往往是感覺(jué)不到3D打印和傳統(tǒng)打印在制作流程上的不同，能感受到的最大區(qū)別在于使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料，正是因?yàn)檫@樣的相似，增材制造技術(shù)才會(huì)被形象地稱(chēng)為3D打印技術(shù)。

      

普通打印機(jī)與3D打印機(jī)

其實(shí)兩者在打印材料和原理上存在著較大差異。3D打印材料可以分為金屬和非金屬兩大類(lèi)，形態(tài)包括固態(tài)、液態(tài)、粉末等，每一類(lèi)材料都對(duì)應(yīng)一種或多種打印原理。對(duì)于設(shè)備用戶(hù)而言，3D打印和傳統(tǒng)打印的最主要的區(qū)別是電腦上要設(shè)計(jì)出的是一個(gè)完整的三維立體模型，然后再進(jìn)行打印輸出。因此，3D打印在復(fù)雜程度上遠(yuǎn)超傳統(tǒng)打印。

傳統(tǒng)打印與3D打印對(duì)比

3D打印流程一般包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理，打印和后處理四個(gè)步驟。前兩個(gè)步驟主要涉及軟件和光學(xué)成像技術(shù)，第三個(gè)步驟涉及材料、機(jī)械和電子。前三個(gè)步驟相輔相成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題都會(huì)影響打印的最終結(jié)果。后處理步驟更多是采用傳統(tǒng)加工方式改善打印物品的外觀和特性。

由于打印步驟所涉及的技術(shù)和領(lǐng)域最廣泛，行業(yè)內(nèi)的關(guān)注點(diǎn)普遍集中在打印步驟。3D打印的核心技術(shù)大多也圍繞著這一步驟發(fā)展。

2  技術(shù)類(lèi)別

3D打印技術(shù)發(fā)展至今，在最初的基礎(chǔ)上已經(jīng)衍生出幾十種打印技術(shù)，基于不同的原理有不同的分類(lèi)方法。我們按不同的打印原理、所用耗材和成型原理的差異以及打印耗材種類(lèi)，來(lái)列舉三種不同的分類(lèi)方法。

ASTM F42增材制造技術(shù)委員會(huì)在其發(fā)布的《增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)》（ASTM F2792-12a）把打印原理分為七大類(lèi)。

3D打印技術(shù)分類(lèi)（基于打印原理）

資料來(lái)源：ASTM

根據(jù)所用耗材形態(tài)和成型原理的差異，目前主流的3D打印技術(shù)大致可分為擠出熔融成型、粒狀物料成型、光聚合成型等三種類(lèi)型。每個(gè)類(lèi)型按成型技術(shù)的不同，又演化出多個(gè)種類(lèi)。其中，熔融層積（FDM）屬于擠出熔融成型類(lèi)，粒狀物料成型類(lèi)包括直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）、電子束熔融（EBM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選擇性熱燒結(jié)（SHS）、選擇性激光熔化成型（SLM），光聚合成型類(lèi)則包括光固化成型（SLA）、數(shù)字光處理（DLP）、聚合物噴射（PI）。

隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求不斷提高，基于典型3D打印技術(shù)衍生出了一些新的技術(shù)，比如石膏3D打�。≒P）、分層實(shí)體制造（LOM）、三維打�。�3DP）、電子束自由成型制造（EBF）、激光凈形制造（LENS）等。

3D打印技術(shù)分類(lèi)（基于物料形態(tài)和成型原理）

如果基于打印耗材種類(lèi)的不同，3D打印技術(shù)又可分為非金屬3D打印技術(shù)和金屬3D打印技術(shù)。其中，F(xiàn)DM、SLA、DLP、3DP等屬于非金屬3D打印技術(shù)；SLM、DMLS、EBM等屬于金屬材料3D打印技術(shù)。

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我想学习3d打印技术

開(kāi)心快樂(lè) 發(fā)表于 2017-3-9 21:07
我想學(xué)習(xí)3d打印技術(shù)

學(xué)3D打印，就上南極熊！

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開(kāi)心快樂(lè) 發(fā)表于 2017-3-30 03:04
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上海3d打印博物館�？梢詤⒂^

開(kāi)心快樂(lè) 發(fā)表于 2017-3-31 13:54
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Michaelhuangpo 發(fā)表于 2017-3-31 20:20
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謝謝熊友

Michaelhuangpo 發(fā)表于 2017-3-31 20:20
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