2.1、FDM：最早的3D打印技術(shù)

 

　　FDM技術(shù)是由Stratasys公司于1980年中后期發(fā)明。該成型設(shè)備采用成卷的塑料絲或金屬絲作為材料，工作時將材料供應(yīng)給擠壓噴嘴，噴嘴加熱融化材料，并在計算機輔助制造軟件的控制以及步進電機或伺服電機的驅(qū)動下，沿著水平和垂直方向移動打印，熱塑性材料湊夠噴嘴擠出，形成層并迅速硬化。打印完成后，拿掉固定在零件或模型外部的支撐材料即可。

 

　　整個成型過程需要恒溫環(huán)境，熔融狀態(tài)的絲擠出成型后如果驟然受到冷卻，容易造成翹曲和開裂，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度最大限度地減小這種造型缺陷，提高成型質(zhì)量和精度。由于FDM工藝不用激光，使用、維護簡單，成本較低，同時兼具成型材料種類多，成型件強度高、精度較高的特點，使該工藝可以直接制造功能性零件。

 

　　目前，F(xiàn)DM技術(shù)可以打印的材料包括ABS、聚碳酸酯、PLA、聚苯礬等。與其他的3D打印技術(shù)相比，F(xiàn)DM是唯一使用工業(yè)級熱塑材料作為成型材料的積層制造方法，打印出的物件具有可耐受高熱、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)、抗菌和強烈的機械應(yīng)力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至直接制造零部件和生產(chǎn)工具。

 

　　FDM技術(shù)被Stratasys公司的Dimension、uPrint和Fortus全線產(chǎn)品以及惠普大幅面打印機作為核心技術(shù)所采用。由于其成型材料種類多，成型件強度高、精度高，表面質(zhì)量好，易于裝配、無公害，可在辦公室環(huán)境下進行等特點，使得該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30%。

 

　　2012年3月，Stratasys公司發(fā)布的超大型快速成型系統(tǒng)Fortus900mc，代表了當(dāng)今FDM技術(shù)的最高成型精度、成型尺寸和產(chǎn)能，成型尺寸高達914.4mm×696mm×914.4mm，打印誤差為每毫米增加0.0015～0.089mm，打印層厚度最小僅為0.178mm，被用于打印真正的產(chǎn)品級零部件。

 

　　2.2、粒狀物料成型技術(shù)

 

　　（1）激光燒結(jié)

 

　　激光燒結(jié)是在粒狀層中選擇性地融化打印材料，通常采用激光來燒結(jié)材料并形成固體。在這種方法中，未融化的材料作為生成物件的支撐薄壁，從而減少了對其他支撐材料的需求。激光燒結(jié)技術(shù)主要包括2種類型：一種是SLS技術(shù)，主要采用金屬和聚合物為打印材料，具體包括尼龍、添加玻璃纖維的尼龍、剛性玻璃纖維、聚醚銅、聚苯乙烯、尼龍及鋁粉等混合材料、尼龍及碳纖維的混合材料、人造橡膠等，3DSystems公司的sPro系列3D打印機就是采取SLS技術(shù)；另一種是直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)可打印幾乎任何金屬合金，具有代表性的設(shè)備是德國EOS公司的直接金屬激光燒結(jié)設(shè)備。

 

　　對于SLS而言，國產(chǎn)設(shè)備大約100萬元/臺，進口設(shè)備300萬元/臺，進口材料大約100美元/公斤。

 

　?。?）EBM

 

　　電子束熔煉是一種金屬部件的積層制造技術(shù)，可打印鈦合金等材料。電子束熔煉技術(shù)是通過高真空環(huán)境下的電子束將融化的金屬粉末層層疊加，與直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)低于熔點的生產(chǎn)環(huán)境有所不同，EBM技術(shù)生產(chǎn)出的物件密度高、無空隙且非常堅固。采用EBM技術(shù)的代表設(shè)備為瑞典ARCAM公司的EBM系統(tǒng)。

 

　?。?）PP

 

　　使用PP技術(shù)的3D打印機每次噴一層石膏或者樹脂粉末，并通過橫截面進行粘合。打印機不斷重復(fù)該過程，直到打印完每一層。此技術(shù)允許打印全色彩原型和彈性部件，將蠟狀物、熱固性樹脂和塑料加入粉末一起打印，還可以增加強度。采用此打印技術(shù)的代表設(shè)備為3DSystems公司的ZPrinter系列3D打印機。