3D打印機,即快速成型技術(shù)的一種機器,它是一種數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造物體的技術(shù)。
在3D打印時(shí),軟件通過(guò)電腦輔助設計技術(shù)(CAD)完成一系列數字切片,并將這些切片的信息傳送到3D打印機上,后者會(huì )將連續的薄型層面堆疊起來(lái),直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統打印機最大的區別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。
工作原理
3D打印機的工作原理和傳統打印機基本一樣,都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構組成的,打印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設計了一個(gè)完整的三維立體模型,然后再進(jìn)行打印輸出。
3D打印時(shí)采用的堆疊薄層的形式有多種多樣。常用的3D打印機采用的是熔融沉積快速成型。熔融沉積又叫熔絲沉積,它是將絲狀熱熔性材料加熱融化,通過(guò)帶有一個(gè)微細噴嘴的噴頭擠噴出來(lái)。熱熔材料融化后從噴嘴噴出,沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上,溫度低于固化溫度后開(kāi)始固化,通過(guò)材料的層層堆積形成最終成品。
在3D打印技術(shù)中,FDM的機械結構簡(jiǎn)單,設計也最容易,制造成本、維護成本和材料成本也低,因此也是在家用的桌面級3D打印機中使用得最多的技術(shù)。
工作步驟
先通過(guò)計算機建模軟件建模,如果你有現成的模型也可以,比如動(dòng)物模型、人物或者微縮建筑等等。設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來(lái)近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。然后通過(guò)SD卡把它拷貝到3D打印機中,或者直接用USB線(xiàn)連接電腦和3D打印機,進(jìn)行打印設置后,打印機就可以把它們打印出來(lái)。
打印過(guò)程
打印機通過(guò)讀取文件中的橫截面信息,用熱熔材料融化后將這些截面逐層地打印出來(lái),從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機打出的截面的厚度(即Z軸方向)以及平面方向即X軸-Y軸方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來(lái)計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來(lái)的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。用傳統方法制造出一個(gè)模型通常需要數小時(shí)到數天,根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數個(gè)小時(shí),當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。傳統的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而三維打印技術(shù)則可以以更快、更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機就可以滿(mǎn)足設計者或概念開(kāi)發(fā)小組制造模型的需要。