快速成型与3d打印概念及图解
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北京3D打印机分享3D打印与快速成型的区别相信有很多人都傻傻分不清楚--3D打印与快速成型,至今也没有一篇文章能够全面、完整地对3D打印和快速成型进行解析,让人们真正认识和了解“什么是3D打印?”、“什么是快速成型”?一、定义快速成型的定义:快速成型(RapidPrototyping,简称RP),诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种新型技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
3D打印定义:3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。
它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“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。
这打印技术称为3D立体打印技术。
目前国内传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”,显得比较生动形象,但是实际上,“3D打印”或者“三维打印”只是快速成型的一个分支,只能代表部分快速成型工艺。
二、区别3D打印机是快速成型机的简单版本。
损失较少,能力较差。
快速成型是汽车和飞机行业多年来一直使用的常规方法。
一般来说,3D打印机紧凑且小于RP机器。
它们非常适用于办公室。
他们使用更少的能量和更少的空间。
它们被设计用于由尼龙或其他塑料制成的真实物体的低体积再现。
这也意味着3D打印机制造更小的部件。
快速成型机在一侧至少有10英寸的建筑室,3D打印机的侧面不到8英寸。
然而,3D 打印机能够实现快速成型机的所有功能,例如验证和验证设计,创建原型,信息的远程共享等。
因此,3D打印机易于处理并且便于维护。
您可以在市场上购买这些DIY套件,并建立自己。
机械制造中的3D打印与快速成型技术近年来,随着科学技术的不断发展,3D打印与快速成型技术逐渐在机械制造领域中得到应用。
该技术不仅提高了产品设计制造的效率和质量,还带来了创新和变革。
本文将介绍机械制造中的3D打印与快速成型技术,并探讨其在行业中的应用和未来发展前景。
1. 3D打印技术的基本原理3D打印技术是一种通过逐层堆积材料来制造物体的技术。
它基于计算机辅助设计(CAD)模型,通过分层制造来实现物体的三维构建。
该技术主要包括三个步骤:建模、切片和打印。
首先,用户使用CAD软件进行产品的设计与建模。
然后,将产品模型切片,生成一层层的制造路径。
最后,将材料逐层堆积,通过打印头进行熔融或固化,最终形成所需的产品。
2. 3D打印技术在机械制造中的应用2.1 快速原型制造3D打印技术能够快速创建产品的物理样本,具有快速制造的特点。
在产品开发的早期阶段,制造一个原型用于验证设计的可行性和功能性是非常重要的。
传统的制造方法通常需要较长的时间和高昂的成本,而3D打印技术能够快速制造出高质量的原型,并提供更多的设计自由度。
2.2 制造复杂结构传统的机械制造技术在制造复杂结构时常常面临许多困难,例如复杂空腔、内外复杂形状等。
而3D打印技术通过逐层构建的方式可以轻松制造出具有复杂结构的产品,实现了传统制造方法难以达到的设计要求。
2.3 节约材料和能源3D打印技术是一种减少浪费的制造方法。
与传统的制造方法相比,它只使用所需的材料,并且不需要进行大规模加工或切割。
这种精确控制材料使用量的能力使得能源消耗大大减少,并且可以降低材料的成本。
3. 快速成型技术在机械制造中的应用3.1 精密铸造快速成型技术在机械制造中的一个重要应用是精密铸造。
通过选择合适的铸造材料,通过快速成型技术可以制造出具有复杂内部结构和精密外形的铸件。
与传统的铸造方法相比,快速成型技术不需要制造模具,节省了时间和成本,并且可以实现更高的精度。
3.2 模具制造快速成型技术还可以用于制造模具。
快速成型技术与三维打印技术的区别快速成型技术(rapid prototyping,简称RP)又称快速原型制造技术,是近年来发展起来的一种先进制造技术。
快速成型技术20世纪80年代起源于美国,很快发展到日本和欧洲,是近年来制造技术领域的一次重大突破。
快速成型是一种基于离散堆积成型思想的数字化成型技术;是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。
它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件,从而可对产品设计进行快速评价、修改,以响应市场需求,提高企业的竞争能力。
RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体,依据由CAD构造的产品三维模型,对其进行分层切片,得到各层截面的轮廓。
按照这些轮廓,激光束选择性地喷射,固化一层层液态树脂(或切割一层层的纸,或烧结一层层的粉末材料),或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等,形成各截面,逐步叠加成三维产品。
它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合.快速原型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。
与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点:(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等,大大降低了新产品的开发成本和开发周期。
(2)属非接触加工,不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。
(3)无振动、噪声和切削废料。
(4)可实现夜间完全自动化生产。
(5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。
RPM技术的具体工艺不下30余种,最为成熟的以下四种:1 立体印刷(SLA-Stereolithgraphy Apparatus)将激光聚焦到液态固化液态材料(如光固化树脂)表面,令其有规律地固化,由占到线,到面,完成一个层面的建造;而后升降平台,移动一个层片厚度的距离,重新覆盖一层液态材料,再建造一个层,由此层层迭加,成为一个三维实件(如图1所示)。
快速成型与3d打印概念及图解[扫盲]到底3D打印是什么?别被忽悠了! 关于3D打印的信息突然开始铺天盖地起来,似乎万能机器就要实现,第三次工业革命就快到来。
但是事实往往是比较赤裸裸的。
现在风靡的3D打印风其实是在炒几十年前的冷饭了。
现在媒体提到的3D打印概念其实大部分已经超出了3D打印概念,而将大多数快速样品技术都囊括其中。
例如SLA,光固化,SLS,激光烧结,FDM,熔融沉积,,这些技术事实上是工业行业用了几十年的快速成型技术,RP,,而真正的3DP,三维印刷,实则是与指在粉末床上用近似普通打印机的机构进行打印,幵涂层胶水粘结粉末,而不是将材料融化粘合。
下文我会对每一种技术做个介绍,到时你会发现原来现在流行的Makerbot不是3D打印机。
原来打印金属材料的根本不能叫做打印。
来看看吧:SLA,Stereo Lithography Apperance) 光固化立体造型技术自1984年的第一台快速成形設備即採用了光固化立體造型的工藝,現在的快速成型設備中,以SLA的研究最為深入,運用也最為廣泛。
該技術以光敏樹脂的聚合反應為基礎。
在計算機控制下的紫外雷射,沿著零件各分層截面輪廓,對液態樹脂進行逐點掃描,使被掃描的樹脂薄層產生聚合反應,由點逐漸形成線,最終形成零件的一個薄層的固化截面,而未被掃描到的樹脂保持原來的液態。
當一層固化完畢,升降工作台秱動一個層片厚度的距離,在上一層已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂,用以進行再一次的掃描固化。
新固化的一層牢固地粘合在前一層上,如此循環往複,直到整個零件原型製造完畢。
這種方法的特點是有較高的精度和較好的表面質量,能製造形狀特別複雜,如空心零件,和特別精細,如工藝品、首飾等,的零件。
还记得那知可爱的小熊记忆棒吗?还有那个Portal夜灯。
它们都是用光固化的工艺制作的。
SLS,Selected Laser Sintering,选择性镭射烧结這種工藝也是以雷射器為能量源,通過紅外雷射束使塑料、蠟、陶瓷、金屬戒其複合物的粉末均勻地燒結在加工平面上。
3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系当前,3D打印、3D打印机、三维打印、快速成型、快速制造、数字化制造这些名词,如同一股旋风,仿佛一夜之间就在学术界、政界、传媒界、金融界、制造界掀起了巨澜。
然而至今还没有一篇文章能够全面、完整地对这些名词进行解析,让人们真正认识和了解“什么是3D打印”、“什么是快速制造”。
解析一:概念快速成型(Rapid Prototyping,简称RP),诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种新型技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
目前国内传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”,显得比较生动形象,但是实际上,“3D打印”或者“三维打印”只是快速成型的一个分支,只能代表部分快速成型工艺。
快速制造(Rapid Manufacturing,简称RM),有狭义和广义之分,狭义上是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造理念,实际上属于RP快速成型技术的其中一个分支,它是指从电子数据直接自动地进行快速的、柔性并具有较低成本的制造方式。
快速制造它与一般的快速成型技术相比,在于可以直接生产最终产品,能够适应从单件产品制造到批量的个性化产品制造;而广义上,RM快速制造可以包括“快速模具”技术和CNC数控加工技术在内,因此可以与RP快速成型技术分庭抗礼,各擅胜场。
国际上喜欢用“Additive Manufacturing”(简称AM)来囊括RP和RM技术,国内翻译为增量制造、增材制造或添加制造。
2009年美国ASTM成立了F42委员会,将AM定义为:“Process of joining mat-erials to make objects from 3d model data, usua-lly layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.”即:一种与传统的材料去处加工方法截然相反的,通过增加材料、基于三维CAD模型数据,通常采用逐层制造方式,直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。
3D打印与快速成型和快速制造之间地区别和联系3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系当前,3D打印、3D打印机、三维打印、快速成型、快速制造、数字化制造这些名词,如同一股旋风,仿佛一夜之间就在学术界、政界、传媒界、金融界、制造界掀起了巨澜。
然而至今还没有一篇文章能够全面、完整地对这些名词进行解析,让人们真正认识和了解“什么是3D打印”、“什么是快速制造”。
解析一:概念快速成型(Rapid Prototyping,简称RP),诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种新型技术,被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
目前国传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”,显得比较生动形象,但是实际上,“3D打印”或者“三维打印”只是快速成型的一个分支,只能代表部分快速成型工艺。
快速制造(Rapid Manufacturing,简称RM),有狭义和广义之分,狭义上是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造理念,实际上属于RP快速成型技术的其中一个分支,它是指从电子数据直接自动地进行快速的、柔性并具有较低成本的制造方式。
快速制造它与一般的快速成型技术相比,在于可以直接生产最终产品,能够适应从单件产品制造到批量的个性化产品制造;而广义上,RM快速制造可以包括“快速模具”技术和CNC数控加工技术在,因此可以与RP快速成型技术分庭抗礼,各擅胜场。
国际上喜欢用“Additive Manufacturing”(简称AM)来囊括RP和RM技术,国翻译为增量制造、增材制造或添加制造。
2009年美国ASTM成立了F42委员会,将AM定义为:“Process of joining mat-erials to make objects from 3d model data, usua-lly layerupon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.”即:一种与传统的材料去处加工方法截然相反的,通过增加材料、基于三维CAD模型数据,通常采用逐层制造方式,直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。
[扫盲]到底3D打印是什么?别被忽悠了!
关于3D打印的信息突然开始铺天盖地起来,似乎万能机器就要实现,第三次工业革命就快到来。
但是事实往往是比较赤裸裸的。
现在风靡的3D打印风其实是在炒几十年前的冷饭了。
现在媒体提到的3D打印概念其实大部分已经超出了3D打印概念,而将大多数快速样品技术都囊括其中。
例如SLA(光固化)SLS(激光烧结)FDM(熔融沉积),这些技术事实上是工业行业用了几十年的快速成型技术(RP),而真正的3DP(三维印刷)实则是专指在粉末床上用近似普通打印机的机构进行打印,并涂层胶水粘结粉末,而不是将材料融化粘合。
下文我会对每一种技术做个介绍,到时你会发现原来现在流行的Makerbot不是3D打印机。
原来打印金属材料的根本不能叫做打印。
来看看吧:
SLA(Stereo Lithography Apperance) 光固化立体造型技术
自1984年的第一台快速成形設備即採用了光固化立體造型的工藝,現在的快速成型設備中,以SLA的研究最為深入,運用也最為廣泛。
該技術以光敏樹脂的聚合反應為基礎。
在計算機控制下的紫外雷射,沿著零件各分層截面輪廓,對液態樹脂進行逐點掃
描,使被掃描的樹脂薄層產生聚合反應,由點逐漸形成線,最終形成零件的一個薄層的固化截面,而未被掃描到的樹脂保持原來的液態。
當一層固化完畢,升降工作台移動一個層片厚度的距離,在上一層已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂,用以進行再一次的掃描固化。
新固化的一層牢固地粘合在前一層上,如此循環往複,直到整個零件原型製造完畢。
這種方法的特點是有較高的精度和較好的表面質量,能製造形狀特別複雜(如空心零件)和特別精細(如工藝品、首飾等)的零件。
还记得那知可爱的小熊记忆棒吗?还有那个Portal夜灯。
它们都是用光固化的工艺制作的。
SLS(Selected Laser Sintering)选择性镭射烧结
這種工藝也是以雷射器為能量源,通過紅外雷射束使塑料、蠟、陶瓷、金屬或其複合物的粉末均勻地燒結在加工平面上。
在工作台上均勻鋪上一層很薄(亞毫米級)的粉未作為原料,雷射束在計算機的控制下,通過掃描器以一定的速度和能量密度按分層面的二維數據掃描。
經過雷射束掃描後,相應位置的粉末就燒結成一定厚度的實體片層,未掃描的地方仍然保持鬆散的粉末狀。
這一層掃描完畢,隨後需要對下一層進行掃描。
先根據物體截層厚度而升降工作台,鋪粉滾筒再次將粉末鋪平,可以開始新一層的掃描。
如此反覆,直至掃描完所有層面。
去掉多餘粉末,並經過打磨、烘乾等適當的後處理,即可獲得零件。
目前應用此工藝時,以蠟粉末及塑料粉末作為原料較多,而用金屬粉或陶瓷粉進行粘接或燒結的工藝也已经獲得實用。
EOS是目前最大的SLS设备生产商
还记得那些漂亮的首饰吗?它们就是利用这个技术制造的。
FDM(Fused Deposition Modeling)熔融沉积造型1993年美國Stratasys公司開發出了第一台基於熔融沉積造型的設備。
將CAD模型分為一層層極薄的截面,生成控制FDM噴嘴移動軌跡的二維幾何信息。
FDM加熱頭把熱熔性材料(ABS樹脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態,呈現半流體性質,在計算機控制下,沿CAD確定的二維幾何信息運動軌跡,噴頭將半流動狀態的材料擠壓出來,凝固形成輪
廓形狀的薄層。
當一層完畢後,通過垂直升降系統降下新形成層,進行固化。
這樣層層堆積粘結,自下而上形成一個零件的三維實體。
FDM工藝的關鍵是保持材料的半流動性。
這些材料並沒有固定的熔點,需要精確控制其溫度。
现在大红大紫的Makerbot,the Cube,还有个RepRap 它们都属于这类技术!只不过这些机器都是简化版的,其使用的部件都不是工业级别的。
而专业级别的当属FDM的权威Stratasys的产品,例如Mojo,uPrint,Projet系列等。
它们之间的差异主要在于产品精度上,当然它们之间还有非常显著的价格差异!
所以说,现在所有基于Makerbot开源的所谓3D打印设备其实都该称为FDM设备。
3DP(3D Printing)三维打印
三维印刷工艺,也称为三维打印。
1989年,美国麻省理工学院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利,之后Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又多次对该技术进行完善,形成了今天的三维印刷快速成型工艺。
通过这个工艺,在每一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离(等于层厚),供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。
喷头在计算机控制下,按照下一个截面的二维几何信息进行运动,有选择地喷射粘结剂,最终构成层面。
原理和打印机非常相似,即为三维打印这一名称的由来。
铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。
如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结,从而生
产制品。
3DP工艺与SLS工艺都是将粉末材料选择性地粘结成为一个整体。
其最大的不同之处在于3DP工艺不用将粉末材料熔融,而是通过喷嘴本身会喷出粘合剂,将这些材料粘合在一起。
Z-Corp的Z Printer是目前最流行的三维印刷机,在建筑业,游戏业,玩具和艺术行业等都有广泛的应用。
小编列了那么多种技术,各位客官有些晕了吧。
其实,很简单,不同的材料需求决定了你能选择哪种技术。
工艺
材料
三维印刷工艺(3D Printing,3DP)
石膏,木材,塑料等
熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling,FDM)ABS树脂、聚碳酸酯
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)
热塑性塑料,金属,陶瓷
光固化立体造型(Stereolithography,SLA)
液态热固性聚合物,弹性体(Elastomer)树脂
那么到底什么才是3D打印呢?狭义的讲,只有表中第一种才是,而广义的从堆层的角度讲,上述4种都是!但是广大3D打印的爱好者必须注意了,目前能够在桌面上运作的所谓Table Factory用的是FDM技术,而它能所用的材料仅限于塑料。
小编之所以要重点提出这点是希望大家明白,那些广受好评的金属类打印作品,全彩色的作品,还有其他材料的例如木质以及陶瓷都不是那台桌面机能做出来的,至少目前不行。
往深一点想,这也是为什么3D打印服务公司会存在的原因。
而所谓的3D打印服务公司其实只是工业中经常用到的快速成型代加工公司!只不过它们把触角从工业延伸到了个人消费者市场!也就是说从前快速成型公司只是面对专业客户或者是公司,帮它们快速制作样品。
现在,快速成型公司也开
始接普通个人的生意了,多亏了所谓3D打印服务公司,个人的作品可以和其他个人的作品放到一块儿同时制造从而降低了样品成本,本质上讲,这叫团做!
你身边有认识的快速成型公司吗?让他们做个好点的网站(例如像Shapeways的)就能转型做3D打印服务公司啦!这是未来趋势哟!抓紧机会吧!。