第2章 3D打印主流工艺

教学要点

课前准备

传统的制造在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起，而随着多材料3D打印技术的发展，则可以将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能。随着多种新材料的产生，就会有相应的技术与之匹配。

那么3D打印有哪些技术工艺?这些工艺的原理和适应的材料是什么?同学们带着这些问题，开始本章内容的学习。

经过几十年的发展，目前已经开发出多种3D打印技术路径，从大类上划分为挤出成型、粒状物料成型、光聚合成型和其他成型几大类，见表2-1。挤出成型主要代表技术路径为熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）；粒状物料成型技术路径主要包括电子束熔化成型（Electron Beam Melting，EBM）、选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）、三维打印黏结成型（Three Dimension Printing，3DP）、选择性热烧结（Selective Heat Sintering,SHS）等；光聚合成型主要包括光固化成型（Stereo Lithography Appearance, SLA）、数字光处理（Digital Light Processing,DLP）；其他技术包括激光熔覆快速制造技术（Laser Engineering Net Shaping, LENS）、微滴喷射技术（Droplet Ejecting Technology，DET）、熔丝制造（Fused Filament Fabrication, FFF）、熔化压模（Meltedand Extrusion Modeling，MEM）、叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）等。

表2-1 3D打印主要方式

其中熔融沉积成型（FDM）、光固化成型（SLA）、叠层实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）、三维打印黏结成型（3DP）、电子束熔化成型（EBM）为主流技术。熔融沉积成型（FDM）工艺一般是热塑性材料，以丝状形态供料，材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，被挤出的材料迅速凝固，并与周围的材料凝结；光固化成型（SLA）又称立体光刻、光成型等，是一种采用激光束逐点扫描液态光敏树脂使之固化的快速成型工艺；叠层实体制造（LOM）工艺是快速原型技术中具有代表性的技术之一，是基于激光切割薄片材料、由粘结剂黏结各层成型；选择性激光烧结SLS工艺，采用红外激光作为热源来烧结粉末材料，并以逐层堆积方式成型三维零件的一种快速成型技术；三维打印黏结成型工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘结剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。电子束熔化成型（EBM）主要采用钛合金粉末成型。微滴喷射技术（DET）突破了其他快速成型技术在材料上的限制，不仅可以成型低熔点的非金属材料，而且可以成型高熔点的金属材料。