3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系

.3D列印与快速成型和快速制造之间的差异和连结目前，3D打印、3D打印机、3D打印、快速原型、快速制造、数字制造在学术界、政界、媒体、金融界和制造业等领域一夜之间掀起了轩然大波。但是还没有全面完整地分析这些术语的文章。这样，人们才能真正理解和理解“什么是3D打印”，“什么是快速制造”。分析1:概念快速成型(RP)是一种基于材料积累方法的新技术，该方法在20世纪80年代后期诞生，近20年来在制造领域被评为重大成果。结合机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学和激光技术，将设计理念自动、直接、快速、精确地转换为具有特定功能的原型或直接制作零件，从而为零件原型制作、新设计理念验证等提供了高效、低成本的方法。目前国内媒体将快速成型技术称为“3D打印”或“3D打印”，看起来更生动，但实际上“3D打印”或“3D打印”只是快速成型的一个领域，只代表了部分快速成型工程。快速制造(RM)是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造概念，实际上是RP快速成型技术的一个分支，它直接从电子数据自动快速、灵活、成本低的制造方法。快速制造与传统的快速生产技术相比，RM快速制造可直接生产最终产品(从单个产品制造到大规模定制产品制造)，因此，RM快速制造可以同时包括快速模具技术和CNC NC加工技术，从而在RP快速生产技术的前期会议和竞争中取胜。RP和RM技术的自适应制造(AM)因增量制造、增量制造或附加制造而首选国内翻译。2009年，美国ASTM将AM命名为“process of joining mat-erials to make objects from 3d model data，usua-lly layer upon layer，As opposed to也就是说，与传统的材料位置加工方法相反，通过添加材料和基于3d CAD模型数据，通常使用按层制造方法直接制造与相应数学模型完全匹配的3d物理实体模型的制造方法。分析2:几种主流快速成型工艺的成型原理和优缺点1.激光光固化(SLAStereolithography)该技术以光敏感树脂为原料，将液体树脂点沿预定部件控制下的紫外激光逐层截面轮廓扫描到轨道上，通过扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应，形成部件的薄层截面。层硬化后，移动工作台，在原来凝固的树脂表面再复盖一层新的液体树脂，使下一层扫描硬化。新固定的一层牢固地粘合到上一层，重复进行，直到制造出整个零件原型。美国3DSYSTEMS是第一家推出此技术的公司。该技术具有精度和光洁度好，但材料比较脆，运行成本太高，后期处理复杂，对工人有更多要求的特点。适用于验证组合设计程序。2.3d列印成型(3DP3Dimension Printer)小型化和操作容易，常用在商业、办公室、科学研究、个人工作室等环境中，这是最大的特点。3dP 3d打印技术可以根据打印方式分为酷暑三维打印(代表：美国3d系统的Zprinter系列被zcforporation corporation，3D系统公司收购)、压电3D打印(代表：美国3D系统的Zprinter系列被ZC forporation corporation，3D系统公司收购)热爆炸三维打印过程的原理是，将粉末从储油罐中逐段发送，然后将发送给滚筒的粉末以非常薄的原料铺在加工平台上，打印头根据切片3D计算机模型获得的二维层信息喷出反剂，将粉末粘在一起。分层后，加工平台自动下降一点，储液罐上升一点，刮板上升的储液罐将粉末推至工作平台，使粉末变平，循环所需形状。该技术的特点是速度快(其他进程的6倍)和成本低(其他进程的6分之一)。缺点是精度和表面光洁度低。Zprinter系列是世界上唯一可以打印全彩色部件的3d打印设备。与传统的二维喷墨打印类似的压电三维打印，可以打印超精密样品，以便快速制作超小型零件。相对来说，SLA、设备维护更加简单。表面质量好，z轴精度高。DLP投影3d打印过程的制作方法是使用直接光保护技术(DLPR)成型感光树脂，通过计算机软件对CAD中的数据分层，启用支持，然后输出黑白Bitmap文件。每一层的Bitmap文件都由DLPR投影仪投影到工作台上的光子上，并固化成型。DLP投影3d列印的优点：您可以使用机器预设提供的软体自动产生支援结构，并列印完整的3d零件。与快速成型领域的其他设备相比，独特的voxelisation专利技术确保了成型产品的准确性和表面光洁度。3.熔融沉积建模(FDM fused deposition modeling)FDM过程(也称为挤压成型)很重要，因为它将半流成型材料直接保持在熔点上(通常比熔点高约1c)。FDM喷嘴由CAD层次数据控制，从而形成反流状态的熔断器材料(如果钢丝直径大于1.5mm)在切特中挤压，形成轮廓形状的薄层，最后层叠整个零件模型。美国3DSYSTEMS的BFB系列和Rapman系列都采用FDM技术，并直接使用工程材料ABS、PC等材料制作，具有适合设计多个阶段的流程特性。缺点是表面光洁度不好。熔融挤出3D印表机范例4.选择性激光烧结(SLSSe1ected Laser Sintering)使用C02激光作为能量的这种方法目前使用了很多多种未使用的材料。工作台上不均匀铺极薄的(100-200)粉末，激光束在计算机控制下根据零件分层轮廓选择性烧结，一层完成后下一层烧结。全部烧结后，除去多余的粉末，再研磨、烘干等处理，即可得到零件。目前工艺材料由尼龙粉、塑料粉和金属粉烧结而成。是德国EOS公司的p系列塑料成型机和m系列金属成型机产品，是世界上最好的SLS技术设备。SLS技术可以直接快速制造最终产品，因此可以分为两类：快速成型和快速制造。4.多层激光熔覆(DED，Direct Metal Deposition)与多层激光熔覆一样，使用激光或其他能量在喷嘴输出材料时同时熔化材料，凝固后形成实体层，逐层叠加形成三维实体零件。DED的成型精度低，但成型空间不受限制，常用于制造大型金属零件的毛坯。5.板材叠层成形(LOM，Layered Object Manufacturing)基本原理：使用激光等工具逐层切割和堆叠薄板材料，最终形成三维实体。可以使用纸板、塑料板和金属板分别制造木材、塑料和金属部件。纸板或塑料板之间的连接通常由粘合剂组成，金属板的每一层通常由焊接(如钎焊、熔化或超声波焊接)和螺栓连接来实现。最大缺点：不能制造太复杂的零件，材料范围小，不能调整每层的厚度，精度有限。分析3:几种白酒快速制造工艺的原理和优缺点1.选择性激光烧结(SLSSe1ected Laser Sintering)您可以使用SLS设备直接制造金属模具和注射模具的轮廓热流道系统。该系统具有较高的洛氏硬度，性能达到锻造水平，或者可以直接制造特殊功能部件。SLS技术的少量部署特殊，复合功能部件的快速制造能力，以及多个部件一次性成型，使航空航天、军工、汽车发动机测试开发、医疗领域广泛接受和应用的多种、定制的少量部署快速制造成为可能。2.真空灌注成型高速模具(VCMSe1ected Laser Sintering)也称为“真空注射成型”，是最常用的快速成型技术，使用现有模板在真空状态下制作硅模具，在真空状态下使用PU材料浇注，复制与原始模板相同的复制品，从而生产符合各种功能特性的工程塑料类似产品，同时进行少量批量生产。通常，VCM硅模具可以复制20个产品，以适合仪器、汽车零件制造行业等中小型精密零件复制。这种加工工艺可以满足产品试制过程中的应用，时间短，成本低，速度快。典型流程如下：3DP/SLA快速成型- VCM真空注入机-少量批量复制、生产3.低电压反应注射成型(RIM)又称“低压灌注”，是应用于快速模具产品生产的新工序，将双组分聚氨酯材料混合在常温、低压环境下注入高速模具，通过材料的聚合、交联、固化等化学和物理工艺形成产品。使用的原料是液体，压力小的话可以快速填充中空，因此减少了成型力和模具成本，特别适合生产汽车保险杠、仪表板、尾翼等大而宽的零件。RIM模具集可复制200个产品，并在汽车开发试制、仪表、雕刻创意、建筑设计领域得到应用。典型流程为SLS/CNC快速成型-rim快速模具制造-注射成型(少量批量复制、生产)4.数控机床(Computer Numerical Control，CNC)数控是由程序控制的自动化机床。控制系统逻辑地处理带有控制代码或其他符号指令的过程，并通过计算机对其解码，使加工刀具执行指定的动作，从而通过刀具切削将毛坯加工成中间成品零件。自1952年美国麻省理工学院开发了世界上第一台CNC机床以来，CNC机床广泛应用于制造行业，尤其是汽车、航空航天和军事行业，CNC技术在硬件和软件领域得到了快速发展。(百度百科全书)与传统机床相比，CNC的特点是数字化、高效、大批量加工，除了结构复杂的毛坯以外，基本上进行了处理，因此，虽然不是严格意义上的快速成型技术，但是一般行业将其归类为快速制造的类别。分析4:为什么国内外政府要积极推进快速成型和快速制造技术开发奥巴马总统在2011年末和2012年4月两次公开演讲会上积极提倡综合症和快速制造技术，将人工智能3D打印、机器人列为激活美国制造业的三大重要支柱，他认为，这将使制造业“回到美国”。美国的3D印刷行业得到了政府的支持。美国国防部、能源部、商务部等5个政府部门共同出资4500万美元，由俄亥俄州、宾夕法尼亚、西弗吉尼亚州的企业、学校和非营利组织组成的联合组织出资4千万美元，由政府和私营部门共同出资开发3D打印技术的制造创新研究所美国国家再制造创新研究所温家宝总理在2012年6月11日中国科学院第16次学术会议和中国工程院第11次学术会议上的讲话也显示了中国政府的密切关注。美国和欧洲学者最近预测，以网络、新材料、新能源整合为基础的第三次产业革命即将到来。这将以“制造业数字化”为核心，将革命性地改变全球技术要素和市场要素构成方式。一些专家认为，像德这样的国家取得了开拓性的技术突破，占据了此次革命的制高点，将重新划分全球分工。显然，新的科技革命将依靠现代化进程和国际竞争的强大需求，也必将实现与新兴产业发展的紧密集成和相互促进。美国时代周将3D打印产业评为“美国增长最快的十大产业”，英国经济学人杂志预测，与其他数字生产模式一起，将推动新产业革命的实现。中国政府和美国政府如此重视3D打印的原因如下。1.消费模式的变化带来了产业制造模式的变化原来人类的消费模式是工业制造方式，市场销售的东西，人类消费的东西，不能另想；第一次和第二次产业制造革命，人类从第一次完全手工、自给自足的生产消费模式，急剧的产品丰富，跃升到全球流通阶段，迄今为止是供过于求，人们的消费可能影响制造；现在人们抛弃了大量、无个性的东西，偏好定制的产品，这种产品往往具有定制、定制、多样化的特点，现有的长时间制作方式不能适应这种新的消费流，因此出现了快速成型和快速制造技术。与生产大规模标准化产品的模具制造相比，3D打印可以在一定的限制下自由生产定制产品，可以说是“大规模定制制造模式”。通过互联网进行智能大规模定制，或以“分布式生产、现场销售”的方式，意味着定制消费时代的到来。过去，消费者都是从商店里已经生产的商品中挑选购买的，现在根据各自的需要在“3D印刷厂”定制生产产品，及时获得想要的产品。2.快速成型和快速制造比传统模具制造更为有利。快速成型技术可以在CAD数据存在的情况下轻松完成任何复杂的形状和结构，而不受产品结构和形状的限制，从而提供定制、定制化的可能性；此外，通过使用快速原型技术和快速制造技术，无需模具，即可进行模具制造，新产品开发成本降低到传统方法的1/3-1/5，周期缩短到1/5-1/10。快速保护和快速制造还可以实现无人值守、24小时无中断的加工，为供应商节省了人力成本并提高了生产效率。快速成型和快速制造技术可通过产品设计、开发