三维打印不同于二维打印

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1、三维打印不同于二维打印，三维打印更加的立体和只能，能打印各种立体的构件。三维印刷 即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材 料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于 制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿， 或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术 的普及。三维打印的设计过程是：先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再 将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。打印机通过读取文件 中的横截面信息，

2、用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面 以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的 物品。RP技术快速成型技术，又叫快速成形、快速原型（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称 RP 技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING,简称 RPM。RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以 及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成 形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是”分层制造，逐

3、层叠 加”，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台”立体打印机”。RP技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接 接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推 广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的”去除法” 到今天的”增长法”，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。 逆向工程逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分 析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素， 以制作出功

4、能相近，但又不完全一样的产品。逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。 其主要目的是在不能轻易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设 计原理。逆向工程被广泛地应用到新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量分析检测等 领域，它的作用是：1、缩短产品的设计、开发周期，加快产品的更新换代速度；2、降低企业开发新产品的成本与风险；3、加快产品的造型和系列化的设计；4、适合单件、小批量的零件制造，特别是模具的制造，可分为直接制模与间接制模法。直 接制模法：基于RP技术的快速直接制模法是将模具CAD的结果由RP系统直接制造成型。 该法既不需用RP系统制作样件，也不依赖传统的模具制造工艺

5、，对金属模具制造而言尤为 快捷，是一种极具开发前景的制模方法；间接制模法：间接制模法是利用RP技术制造产品 零件原型，以原型作为母模、模芯或制模工具（研磨模），再与传统的制模工艺相结合，制造 出所需模具。（1）FDM（fused deposition Modeling）丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光 作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料、聚碳酸酯）加热熔化进而堆积成型方法，简 称丝状材料选择性熔覆.机械设计机械加工设计软件机械工程师设备管理焊接液压铸造密封 测量工程机械粉末冶金轴承齿轮泵阀工业自动化9 D# Z H0 H T. K5 K8 M% e 原理如 下：加热喷头在计算

6、机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作平面运动，热塑性丝状 材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择 性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完 成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面轮廓，如此循环， 最终形成三维产品零件。这种工艺方法同样有多种材料可供选用，如工程塑料聚碳酸酯、工程塑料PPSF:以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没 有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专 门开发的针对医用

7、的材料ABS-i:因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医 用方式消毒，特别适合于医用。FDM快速原型技术的优点是：制造系统可用于办公环境，没有毒气或者化学物质的污染。一次成型，易于操作且不产生垃 圾。独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构件瓶状或者中空零件以及一 次成型的装配结构件。原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等。快速原型技术的缺点是：成型精度先对于国外先进的SLA工艺较低。最高精度，成型表面 光洁度不如国外。（2）SLA:成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithog

8、raphy）原 理的一种工艺的简称，是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂，它 在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面 层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描， 使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层薄片的 高度，以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新 固化的一层牢粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。最后升降台升出液 体树脂表面，取出工件，进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。光敏树脂选 择性固化

9、快速成型技术适合于制作中小形工件，能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。主 要用于概念模型的原型制作，或用来做简单装配检验和工艺规划。快速原型技术的优点是：表面质量好；成型精度较高，精度在0.1mm系统分辨率较高。SLA技术的缺点：需要专用的实验室环境，成型件需要后处理，比如：二次固化，防潮处理等工序。、尺寸稳 定性差，随着时间推移，树脂会吸收空气中的水分，导致软薄部分的翘曲变形，进而极大地 影响成型件的整体尺寸精度； 氦镉激光管的寿命仅30小时，价格较昂贵，由于需对整个 截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作成本相对较高。.可选择的材料种类有限，必 须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数

10、情况下都不能进行耐久性和热性能试验，且 光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中 制作的每一个结构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型 件。（3）SLS： （Slected laser sintering）粉末材料选择性烧结是一种快速原型工艺，简称粉末材料 选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉等与粘结剂的混合粉）进行选择性烧结， 是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。粉末材料选择性烧结采用二氧化碳 激光器对粉末材料（塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等谴行选择 性烧结，是一种由离散点一层层对

11、集成三维实体的工艺方法。在开始加工之前，先将充有氮 气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下。成型时，送料筒上升，铺粉滚筒移动，先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束在计算 机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末溶化继而形成一层固体轮 廓。第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，在铺上一层粉末，进行下一层烧结， 如此循环，形成三维的原型零件。最后经过5-10时冷却，即可从粉末缸中取出零件。未经 烧结的粉末能承托正在烧结的工件，当烧结工序完成后，取出零件。粉末材料选择性烧结工 艺适合成型中小件，能直接的到塑料、陶瓷或金属零件，零件的翘曲变形比液态光敏树脂选 择性固化工艺要小

12、。但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结，加上工作室需要升温和冷 却，成型时间较长。此外，由于受到粉末颗粒大小及激光点的限制，零件的表面一般呈多孔 性。在烧结陶瓷、金属与粘结剂的混合粉并得到原型零件后，须将它置于加热炉中，烧掉其 中的粘结剂，并在孔隙中渗入填充物，其后处理复杂。粉末材料选择性烧结快速原型工艺适 合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。由于它可采用各种不同成分的金属粉末进 行烧结、进行渗铜等后处理，因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能，但由于 成型表面较粗糙，渗铜等工艺复杂，所以有待进一步提高。快速原型技术的优点：与其他工艺相比，能生产较硬的模具。可以采用多种原料，

13、包括类工 程塑料、蜡、金属、陶瓷等。零件的构建时间较短，可达到高度。 无需设计和构造支撑。 快速原型技术缺点是有激光损耗，并需要专门实验室环境，使用及维护费用高昂。需要预热 和冷却，后处理麻烦；成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。需要对 加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工成本高。成型过程产生有毒气体和粉尘， 污染环境。（4）LOM （Laminated Object Manufacturing）箔材叠层实体制作快速原型技术是薄片材料 叠加工艺，箔材叠层实体制作是根据三维模型每个截面的轮廓线，在计算机控制下，发出控 制激光切割系统的指令，使切割头作方向的移动。供料机构将

14、地面涂有热溶胶的箔材（如涂 覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材）一段段的送至工作台的上方。激光切割系统按照计 算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将 纸的无轮廓区切割成小碎片。然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作 台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一 层纸。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。然后取出，将多余的废料小块剔除， 最终获得三维产品。叠层实体制作快速原型工艺适合制作大中型原型件，翘曲变形较小， 成型时间较短，激光器使用寿命长，制成件有良好的机械性能，适合于产品设计的概念建模

15、和功能性测试零件。且由于制成的零件具有木质属性，特别适合于直接制作砂型铸造模。 快速原型技术的优点是，成型速度较快，由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，无 需扫描整个断面，所以成型速度很快，无需设计和构建支撑结构。快速原型技术的缺点 是：有激光损耗，并需要专门实验室环境，维护费用高昂；可实际应用的原材料种类较少， 尽管可选用若干原材料，例如纸、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是纸，其他箔 材尚在研制开发中；必须进行防潮处理，纸制零件很容易吸湿变形，所以成型后必须立即 进行树脂、防潮漆涂覆等后处、难以构建形状精细、多曲面的零件，仅限于结构简单的零件 废料去除困难，所以该工艺不宜构建内

16、部结构复杂的零件。当加工室的温度过高时常有火灾 发生。因此，工作过程中需要专职人员职守。3 D打印技术最早出现在20世纪80年代，由于设备成本昂贵，专业技术要求高，只在极 少数非常专业的领域才可以用到，直到前几年随着单片机控制芯片成本的降低以及控制方式 的大大简化，使得生产3D打印设备的成本也相应降低，由此使该技术走向大众化成为可能。STL文件格式是由3D SYSTEMS公司于1988年制定的一个接口协议，是一种为快速原型 制造技术服务的三维图形文件格式。STL文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形 面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。三角形顶点的排列顺序 遵循右手法则。STL格式图片文件的精度，错误与处理。工件上往往有一些不规则的曲面，成型前必须对此进行近似处理。他最常见的一些处理方法 是用一系列的小三角平面来近似自由曲面，其中每一个三角的三个定点的坐标和一个法向量 来描述，三角形的大小是可以选择的，从