3D 打印原理

实物成型方法

人类对于实物成型方法的研究和应用有着十分悠久的历史,发展至今,通常有以下四类方法:

  • 受迫成型(靠模具成型)
    • 金属(冷冲压成型、锻压成型、拉伸成型、铸造成型)
    • 塑料(注射成型、挤压成型、吹塑成型)
  • 去除成型(传统成型)
    • 切削成型
    • 电火花成型
    • 各类机床加工成型
  • 堆积成型(现代快速成型)
    • 光固化造型法 SLA
    • 熔丝沉积制造 FDM
    • 叠层实体制造 LOM
    • 选择性激光烧结 SLS
  • 生长成型(生物成型)
    • 生物科学
    • 制造科学

增材制造技术

如果把 3D 打印技术当作是从零开始做加法运算,那么现在传统的制造方式则更像是在做减法运算——将原材料进行切削等加工,从一个完整的实物中去掉多余的部分得到想要模型。

3D 打印技术是增材制造技术的一种具体形式,它是一层一层地将材料在平台上进行堆叠累积,从无到有构建一个实物的过程,类似于人们口中常说的“积少成多,积沙成塔”。

3D 打印技术的一般流程下图所示,要得到一个实物,必须先利用软件将自己的创意转化成数字文件(通常是 3D 模型文件),由计算机利用切片软件将每一层的模型信息读取出来,并生成指导打印机工作的 G-code 代码,之后由 3D 打印机自动完成所有的造型工作。

3D 打印技术的一般流程

从某种意义上说,增材制造技术就像建筑工人建造房屋一样,工人们按照预定的建筑图纸将砖块水泥粘结在一起,完成一层后继续下一层粘结,直到建筑完成。在 3D 打印过程中,“模型文件”扮演着建筑图纸的角色,“G-code”代码扮演着指挥工人搬砖后确认放置位置的包工头角色,“打印机”当然就是勤劳的建筑工人,完成整个实物的造型工作。

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