3D打印技术自诞生至今,经过几十年的发展已出现了多种不同的制造技术,其中具有代表性的技术有以下几种:原材料为光敏树脂的光固化成型技术(stereolithography apparatus,SLA)、原材料为热熔型树脂的熔融沉积制造技术( fused deposition modeling,FDM)、原材料为非金属粉末的选区激光烧结技术(selective laser sitering,SLS)和原材料为金属粉末的选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM). 这其中以光固化快速成型技术发展最早、最成熟,从最初使用激光振镜扫描技术实现光固化成型,逐步发展出利用数字光处理( digital light processing,DLP)技术和喷墨印刷技术实现的新型光固化技术. 基于DLP 的光固化成型技术因其成型精度高、价格低廉而发展迅速,受到广泛关注。

1 3D 打印技术

1.1 3D 打印

     3D打印即快速成型(rapid prototyping,RP)技术是一种自20 世纪80 年代末90 年代初发展起来的先进制造技术. 它是一种基于离散堆积思想的增材制造技术,一种“自下而上”的材料累加制造方法.其概念定义为通过计算机技术,根据零件的三维数字模型把材料逐层连接累加,从而制造出实体零件.将制造过程由复杂的三维加工降低为一系列简单的二维层片的加工,由于二维层片的加工难度与零件实体结构的复杂程度基本无关,因此大大降低了零件实体的加工难度,从而能够以一种统一的、自动的方法来完成形状结构各异的三维实体模型.

     3D 打印技术在原理上与传统的减材制造方式全然不同,其优势主要体现在以下几个方面:1) 3D打印技术可加工内部结构复杂的三维实体,比如具有奇异不规则结构的零件或镂空结构较多的零件,3D 打印技术依据逐层累加原理实现三维制造,复杂结构在进行分层切片后,并不会体现在二维层片信息上,因此加工难度较低;2) 3D 打印技术可在较短时间内完成三维实体的制造,能快速地制作处在研发阶段的新产品样机,缩短产品研发的周期;3) 相比于传统减裁制造方式,3D 打印的加工原材料用量需求大大减少且具有很高的利用率. 以上3 点优势保证了3D 打印技术在今后的制造业中具有一席之地. 目前3D 打印技术已在制造、医疗、教育、艺术设计等领域具有相关应用.

1.2 光固化快速成型技术

     光固化快速成型技术是发展最早、现阶段最成熟、应用最广泛的一种3D 打印技术. 该技术以光敏树脂液体为原材料,树脂的光敏特性使得材料在受到特殊波段的光(多为紫外波段)照射后,会发生聚合反应出现固化. 光固化技术一般通过振镜扫描技术或掩模版技术控制光照区域,使树脂在可控的光照区域内聚合固化,通过逐层固化叠加后生成三维实体模型. 由于材料特性等方面的影响,光固化技术大多由紫外激光器配合振镜扫描系统组成,聚焦后光斑直径非常小,且树脂材料处于液态分子排布相对紧密,因此这样的光固化系统做出的三维模型普遍具有较高精度。

2 DLP 型3D 打印系统

2.1 DLP 技术

     DLP 技术于1993 年由美国TI 公司发明. 该技术最初应用在投影显示方面,相比CRT、LCD 技术的投影机,具有图像更加清晰、色彩更加丰富、图像亮度及对比度更高等优势. 现如今,DLP 技术拓展出各类显示和高级照明控制方面的应用,可用于三维机器视觉测量、PCB 平板印刷、光谱分析、光通信网络组成、多光谱成像、近眼显示器、汽车平视显示及3D 打印等方向.3D 打印应用和PCB 平版印刷具有相似的原理,在近2 年内首次诞生并得到快速发展,以DLP技术发展出的3D 打印技术具有打印速度快、打印精度高等特点。

未完待续；