增材制造6大技術盤點

  什么是增材制造

  一般通俗地稱增材制造為3D打印，而事實上3D打印只是增材制造工藝的一種，它不是準確的技術名稱。增材制造指通過離散-堆積使材料逐點逐層累積疊加形成三維實體的技術。根據(jù)它的特點又稱增材制造，快速成形，任意成型等。

  增材制造的優(yōu)勢

  增材制造通過降低模具成本，減少材料，減少裝配，減少研發(fā)周期等優(yōu)勢來降低企業(yè)制造成本，提高生產(chǎn)效益。具體優(yōu)勢如下：

  與傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式相比，小批量定制產(chǎn)品在經(jīng)濟上具有吸引力；直接從3D CAD模型生產(chǎn)意味著不需要工具和模具，沒有轉(zhuǎn)換成本；以數(shù)字文件的形式進行設計方便共享，方便組件和產(chǎn)品的修改和定制；該工藝的可加性使材料得以節(jié)約，同時還能重復利用未在制造過程中使用的廢料(如粉末、樹脂)(金屬粉末的可回收性估計在95-98%之間)；新穎、復雜的結構，如自由形式的封閉結構和通道，是可以實現(xiàn)的，使得最終部件的孔隙率非常低；訂貨減少了庫存風險，沒有未售出的成品，同時也改善了收入流，因為貨物是在生產(chǎn)前支付的；分銷允許本地消費者/客戶和生產(chǎn)者之間的直接交互。

  增材制造技術盤點

  1.光聚合成型技術增材制造

  SLA：Stereolithography(立體印刷術)是最早實用化的快速成形技術。具體原理是選擇性地用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料(例如液態(tài)光敏樹脂)表面，使之發(fā)生聚合反應，再由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。

  2.以燒結和熔化為基本原理

  SLS：Selective Laser Sintering，(選擇性激光燒結) 工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，并刮平；用高強度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強度的激光照射下被燒結在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接；當一層截面燒結完后，鋪上新的一層材料粉末，選擇地燒結下層截面。SLS工藝最大的優(yōu)點在于選材較為廣泛。

  3.以粉末-粘合劑為基本原理

  3DP：三維打印技術(Three Dimensional Printing)和平面打印非常相似，連打印頭都是直接用平面打印機的。和SLS類似，這個技術的原料也是粉末狀的。與SLS不同的是材料粉末不是通過燒結連接起來，而是通過噴頭用粘接劑將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。

  4.FDM：熔融沉積造型

  FDM(Fused Deposition Modeling)工藝熔融沉積制造(FDM)工藝具體原理是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度(即分層厚度)再成型下 一層，直至形成整個實體造型。FMD是一種成本較低的增材制造方式，所用材料比較廉價，不會產(chǎn)生毒氣和化學污染的危險。但是FDM打印成形后表面粗糙，需后續(xù)拋光處理。最高精度只能為0.1mm。由于噴頭做機械運動，速度緩慢，而且同樣需要支撐臺。很多人認為FMD價格低廉，因此在工業(yè)應用不高，并且相對初級，但是隨著技術的不斷提高，現(xiàn)在FDM技術同樣能夠制造金屬零件。

  5.氣溶膠打印技術

  (Aerosolprinting)這個技術主要用在精密儀器、電路板的打印上。UV固化介質(zhì)從10-100μm氣溶膠噴射系統(tǒng)分配并且瞬間完成。之后，一個金屬納米粒子油墨以精確的方式被分配/燒結在最近固化的材料，然后重復一遍又一遍，直到結構形成。該過程具有快速材料凝固的特點，它依賴于本地沉積和局部固化，并且據(jù)說可以在空間中達到最高的變形。

  6.細胞3D打印

  (cellbioprinting)是快速成型技術和生物制造技術的有機結合，可以解決傳統(tǒng)組織工程難以解決的問題。在生物醫(yī)學的基礎和應用研究中有著廣闊的發(fā)展前景。主要以細胞為原材料，復制一些簡單的生命體組織，例如皮膚、肌肉以及血管等，甚至在未來可以制造人體組織如腎臟、肝臟甚至心臟，用于進行器官移植。

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