3D打印是一種快速成型技術(shù),又稱增材建造。相對于減材建造,3D打印是以3D數(shù)字模型為基礎,使用粉末狀金屬或塑料、液態(tài)光敏高分子材料等,通過立體逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
3D打印類型
按照成型機理通常將3D打印分為兩大類:沉積原材料制造與黏合原材料制造,涵蓋十多種具體的三維快速制造技術(shù)。目前較為成熟的技術(shù)有5種:UV光固化3D打印、FDM-容積成型、LOM-分層實體制造、3DP-三維粉末粘接和SLS-選擇性激光燒結(jié)。
UV光固化3D打印
相比其他以熔融/粘接為成型原理的3D打印技術(shù), UV光固化3D打印通過紫外光固化原理,將液態(tài)光敏高分子材料累加為固態(tài)成型件,具有可控性強,操作簡單,精度高,成品表面光滑等特點。依照設備工藝不同,市場較成熟的UV光固化3D打印分為SLA和DLP兩種。
DLP-3D打印通常使用光固化常用的自由基丙烯酸酯作為主要原料,以實現(xiàn)快速光固化成型。而相比DLP-3D,SLA-3D通常打印工件體積更大,打印時間更長,需克服純自由基光固化固有的氧阻聚和高收縮率等缺點。
基于脂環(huán)族環(huán)氧的陽離子固化體系,有收縮率低,機械強度高,不存在氧阻聚等優(yōu)勢,故廣泛應用于 SLA-3D打印配方。同時,脂環(huán)族環(huán)氧基團的引入,對提高機械性能和固化速度均有不同程度的幫助。
未來應用趨勢
3D打印技術(shù)將機械、材料、計算機、通信、控制技術(shù)和生物醫(yī)學等技術(shù)融合貫通,可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低研發(fā)成本、方便一體制造復雜形狀工件。
人類文明的發(fā)展離不開成型技術(shù)的進步,從原始祖先打磨第一個石器開始,每一次成型技術(shù)的革新都會帶來大規(guī)模的技術(shù)革命,從而改變每一個人的生活。筆者相信,3D打印將會證明它是第四次工業(yè)革命最具變革性和影響力的技術(shù)之一,未來也必定會對制造業(yè)生產(chǎn)模式與人類生活方式產(chǎn)生重要的影響。