[3D打印系列三]3d打印设备

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3D打印最初是指顺序将材料沉积到粉末层喷墨打印头的过程，随着3D打印技术的盛行，其意义更接近“”增量制造“”的概念.最早3d打印使用标准的传统喷墨打印机喷头的流程，到现在为止，大部分3D打印机，特别是3D打印爱好者使用的和针对消费者设计的3D打印机，使用的大都是采用熔融沉积建模法。
根据打印材料适用的3D打印机，可以分为以下几类：
1.打印金属材料的3D打印机
(1)选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM），SLM的合金粉末材料包括钛合金、钴铬合金、不锈钢、工具钢、铜合金、铝合金等。主要应用在航空航天、汽车、医学个性化件制造、小型注塑模具及镶件等领域，还针对小批量、个性化的一些复杂件进行加工。

(2)激光熔化沉积(1aser melting deposition，LMD)也称作“激光增材制造,在航空航天、生物医疗、电力、冶金、石化工程等领域，具有广阔的应用前景。
(3)电子束熔炼(Electron Beam Melting，EBM)是通过高真空电子束一层层的熔融金属粉末来制造零件。应用的材料，有钛合金、钛粉、钴铬合金等。EBM作为关键零部件制造技术,在
航空航天和生物医疗行业得到越来越多的应用。


(4)选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)是通过预先在工作台上铺一层粉末材料，然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统(硬件和软件)。

2.打印塑料的3D打印机
（1）熔融层积成型(FDM)熔融层积成型(Fused Deposition Modeling、FDM)是将丝状的热熔性塑料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。可选用材料有ABS、PC、PPSF、浇铸
用蜡和人造橡胶等。


（2）三维打印(Three Dimensional Printing，3DP)和平面打印非常相似，打印头都是直接用平面打印机的。粉末材料可以是塑料粉末，也可以是石膏、砂子等无机材料。胶黏剂液体有单色和彩色，可以像彩色喷墨打印机打印出全彩色产品。可用于打印彩色实物、模型、立体人像、玩具等，尤其是塑料粉末打印物品具有良好的机械性能和外观。
3.打印液体光敏树脂的3D打印机
(1)立体光固化成型(Stereo Lithography Apparatus，SLA)以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

(2)聚合物喷射PolyJet 3D打印机与普通喷墨打印机原理类似，但PolyJet 3D打印机并非在纸张上喷射墨滴，而是将液体光聚合物层喷射到构建托盘上然后用紫外线将其立即固化.适合制造光滑表面、薄壁和复杂的几何形状。支持从橡胶到坚硬材料、从透明到不透明材料等多种材料的技术，可以在同一零件中同时打印多种材料。
介绍完3D打印机的类型，让我们再来讨论一下3D打印的设备品牌。下图2012年为3D设备的市场占有率

(其中成立于以色列的objet，2012年被Stratasys收购成为其子品牌，Makerbot在2013年也被Stratasys收购)，所以我们现在谈到的3D打印技术及专利都是Stratasys公司所有。
下面介绍一下Stratasys及Makerbot
Stratasys成立于1989年，Stratasys公司的3D打印产品覆盖桌面级、专业级和工业级，行业涉及航空航天、商业、牙科、建筑、消费、教育、汽车、国防和医疗，公司核心的打印技术： FDM技术和 PolyJet技术。其子公司MakerBot。MakerBot公司生产桌面级3D打印机Replicator系列和3D扫描仪Digitizer，有自己的3D扫描和打印软件MakerWare，并且运营一个发烧友社区Thingiverse。MakerBot以开发了5代，市场面上看第五代MakerBot并不算成功。

另外需要大书特书的就是基于开放源码的RepRaps项目，RepRap是一种三维打印机原型机（或3D立体打印机），它具有一定程度的自我复制能力，能够打印出大部分其自身的（塑料）组件。RepRap是（replicating rapid prototyper）的缩写。所谓的自我复制的意思就是开源用RepRap再3D打印出一台RepRap.作为一个开放源码项目，旨在鼓励演化，有许多衍生版本存在，并它们的设计师是自由的进行修改和替换。RepRap的电子产品是基于流行的开放源码的Arduino的平台，与其它用于控制步进电机的板卡。当前版本的电子产品使用的Arduino的衍生Sanguino的主板，和一个另外的和定制的Arduino板做的挤出机控制器。这种架构可以扩展额外的挤出机，每个挤出机可用自己的控制器。现阶段，很多Maker都试着利用RepRap项目创造自己的3D打印设备。