本章目的:了解3d打印,购买3d打印机。安全
如今主流的3d打印技术有4种:①FDM;②SLA;③SLS;④3DP。具体以下:网络
FDM 多是目前应用最普遍的一种工艺,不少消费级3D 打印机都是采用的这种工艺,由于它实现起来相对容易;测试
FDM加热头把热熔性材料(PLA,ABS等)加热到临界状态,使其呈现半流体状态,而后加热头会在软件控制下沿CAD 肯定的二维几何轨迹运动,同时喷头将半流动状态的材料挤压出来,材料瞬时凝固造成有轮廓形状的薄层。优化
这个过程与二维打印机的打印过程很类似,只不过从打印头出来的不是油墨,而是ABS树脂等材料的熔融物。同时因为3D 打印机的打印头或底座可以在垂直方向移动,因此它能让材料逐层进行快速累积,而且每层都是CAD模型肯定的轨迹打印出肯定的形状,因此最终可以打印出设计好的三维物体。spa
//打印材料pla为医用材料,最是安全无毒。设计
据维基百科记载,1984年的第一台快速成形设备采用的就是光固化立体造型工艺,如今的快速成型设备中,以SLA的研究最为深刻,运用也最为普遍。平时咱们一般将这种工艺简称“光固化”,该工艺的基础是能在紫外光照射下产生聚合反应的光敏树脂。3d
与其它3D 打印工艺同样,SLA 光固化设备也会在开始“打印”物体前,将物体的三维数字模型切片。而后电脑控制下,紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓,对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应,由点逐渐造成线,最终造成零件的一个薄层的固化截面,而未被扫描到的树脂保持原来的液态。blog
当一层固化完毕,升降工做台移动一个层片厚度的距离,在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂,用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此循环往复,直到整个零件原型制造完毕。接口
SLA 工艺的特色是,可以呈现较高的精度和较好的表面质量,并能制造形状特别复杂(如空心零件)和特别精细(如工艺品、首饰等)的零件。原型
//光敏树脂可能具备毒性,过敏性,需注意。
//最近做者在网上看到有3d打印流水线的消息,采用的就是光固化的工艺。
数字模型分层切割与逐层制造是3D 打印工艺的基础,这里日后就再也不赘述了。除此以外,SLS 工艺与SLA 光固化工艺还有类似之处,即都须要借助激光将物质固化为总体。不一样的是,SLS 工艺使用的是红外激光束,材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。
先将一层很薄(亚毫米级)的原料粉未铺在工做台上,接着在电脑控制下的激光束经过扫描器以必定的速度和能量密度,按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结成必定厚度的实体片层,未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。
一层扫描完毕,随后对下一层进行扫描。先根据物体截层厚度升降工做台,铺粉滚筒再次将粉末铺平,而后再开始新一层的扫描。如此反复,直至扫描完全部层面。去掉多余粉末,再通过打磨、烘干等适当的后处理,便可得到零件。
目前应用此工艺时,以蜡粉末及塑料粉末做为原料较多,而用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺还没有实际应用。
//激光烧结粉末颗粒很是小,直接接触可经过皮肤进入人体,会产生危害,需注意!
//这种工艺就没有支撑,也不须要去支撑的后处理。
三维印刷,也称三维打印。维基百科显示,1989年,麻省理工的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利,以后Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又屡次对该技术进行完善,并最终造成了今天的三维印刷工艺。
从工做方式来看,三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS 工艺同样,3DP 也是经过将粉末粘结成总体来制做零部件,不一样之处在于,它不是经过激光熔融的方式粘结,而是经过喷头喷出的粘结剂。
喷头在电脑控制下,按照模型截面的二维数据运行,选择性地在相应位置喷射粘结剂,最终构成层。在每一层粘结完毕后,成型缸降低一个等于层厚度的距离,供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并由铺粉辊推到成型缸,铺平再被压实。如此循环,直至完成整个物体的粘结。
3d打印和机加工同样,只是一个统称。如今网络上尚未完整的面向3d打印的设计准则,因此下面的设计要点是做者依据fdm和sla工艺编写的。
这两种3d工艺须要注意的地方是:
由于支撑的会影响零件表面精度,如何完美地去除支撑一直是这两种3d打印件工艺的问题。(sls和3dp没有支撑的)
这也是3d打印工艺的优点之一,内部是空心的能够节省材料但却不会下降强度。不一样的内部支撑结构又对机械行业有新的要求,须要同步优化软件和硬件。
其实塑胶件也会有这种问题,因此设计上(不是工艺上)的处理办法能够按照塑胶件的来。
3d打印件与塑胶件有很大地不一样,网上尚未实际的参考资料。因此做者也没法一次编写完成,后续会追加。
可是其制造工艺一定会打破零件可靠性设计方向,毕竟其有着独特的内部填充结构。甚至能够涉及全封闭零件,如球。
做者有一个考虑的方向是零件只设计接口,其强度和壁厚能够由软件自动生成。
当量产的工艺是fdm或sla时,面向3d打印的设计要求以下:
1)具备合适的壁厚:壁厚有最小值但没有最大值,且没有壁厚均匀要求。
2)增强筋;
3)支柱;
4)孔;
5)提升零件强度;
6)提升零件外观;
7)下降零件成本的设计;
8)3d打印可行性设计;
这只是做者初步列举的,后续补充详细内容。但除了壁厚一条能够肯定外,其余的都很难肯定,好比3d打印件内部均可以看作增强筋,其表面真的须要增强筋吗?
3d打印虽然打印的是塑胶,但与注射工艺有本质的不一样,因此用其方法所设计的零件也应该不一样。
明确3d打印的目的,是为了依据制造工艺而更好地设计零件。
大部分的3d打印是出于打样的目的。因此,零件的设计是依据量产的工艺而制定的,如塑胶件就依据注塑工艺设计,压铸件就依据压铸工艺设计。只不过打样的方法用3d打印而已。
但上文也说了,3d打印有其优越性所在。因此当把3d打印工艺做为量产手段时,面向制造的设计知识就是针对3d打印工艺的,零件的设计也必须依据3d打印工艺而调整优化。
特别是和非机械专业的,做者作PCB板设计时和电控工程师有实际接触案例在,深有体会!
零部件设计完毕后能够当即打印实装看看,更有利于设计的优化。
如今的FDM3d打印机的精度能够达到50±0.1的程度(亲自测试,须要调整)。恰好和塑胶件一个级别,因此在打样开模以前用FDM3d打印机大量打印样品装配是十分可取的。
若FDM3d打印的样件都没法装配,也不用去开模打样了,省的浪费钱和时间。
3d软件中的模型和实物仍是有必定差异的,特别ID造型方面。
由于在设计中会对模型不断放大缩小,已经破坏了设计师的空间感受。但打印出来的话,对零件特征把握会很好。做者这方面也有体会,如设计的产品看起来很不错,打印件拿到手上却感受粗暴的很。
3d打印样品虽然有表面不够光滑,强度不够,打印尺寸不够大,个别特征打印不出等各类问题,但一个产品中只要有数个零件能够用3d打印,就能够压缩样品的时间和金钱。
对好比下表所示:
做者建议,作样品时就算是委外机加工,也能够本身同步打印一个样品,以备不时之需。
一个菜鸟成为高手就是无数的失败的积累。这也是机械行业的最大的弱点吧。
在IT行业的话,失败意味着一堆废弃代码,尚且是能够接受的。
但在机械行业,工程师只有踩着一堆废弃的模具才能让本身的水平有着质的提升,代价固然很是地高昂。
3d打印工艺可以将本身的设计快速地变成实物,可以带来可贵的实战经验。
FDM 3d的打印材料通常选择PLA,是一种医用材料,是无毒无害的(但耗材注意添加剂)。型号推荐下面这种四方型品牌量产机器,稳定性更好。能够选择有加热盘的,出售时间为在2年内的(时间过短机器不稳定,太长设备款式太落后)。
做者没有实际购买操做过sla的机器,只能选取一个做者看起来较为顺眼的,你们能够在淘宝上再看一下。