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3D打印機(jī)的工作原理是什么?

更新時(shí)間:2023-08-18點(diǎn)擊次數(shù):927
  3D打印機(jī),即快速成型技術(shù)的一種機(jī)器,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
  在3D打印時(shí),軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD)完成一系列數(shù)字切片,并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上,后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來,直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)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(jī)的工作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)基本一樣,都是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的,打印原理是一樣的。3D打印機(jī)主要是在打印前在電腦上設(shè)計(jì)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(jī)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,通過帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。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始固化,通過材料的層層堆積形成最終成品。
  在3D打印技術(shù)中,F(xiàn)DM的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計(jì)也最容易,制造成本、維護(hù)成本和材料成本也低,因此也是在家用的桌面級3D打印機(jī)中使用得最多的技術(shù)。
  工作步驟
  先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模,如果你有現(xiàn)成的模型也可以,比如動物模型、人物或者微縮建筑等等。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來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SD卡把它拷貝到3D打印機(jī)中,或者直接用USB線連接電腦和3D打印機(jī),進(jìn)行打印設(shè)置后,打印機(jī)就可以把它們打印出來。
  打印過程
  打印機(jī)通過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,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(jī)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)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機(jī)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(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天,根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)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(shù)個(gè)小時(shí),當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)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(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。