五類3D打印技術速度PK戰(zhàn)：究竟花落誰家?

3d打印機的神奇之處在于，其既能打印塑料、樹脂，同時還能打印金屬、陶瓷等更多不為尋常的材料。當然，打印的材料不同意味著與其匹配的打印技術也就不同。那么，不同的3d打印技術之間，論其打印速度與精度，誰更勝一籌呢?今天，不妨隨筆者一起做個橫向評比，看看究竟花落誰家。
五類3d打印技術速度pk戰(zhàn)：究竟花落誰家?
熔融沉積(fdm)
fdm又叫熔絲沉積，是一種最為常見的3d打印技術，很多民用的桌面級3d打印機采用此技術，多采用pla或abs線材。其工作原理就是將絲狀熱熔性材料加熱熔化，通過一個或多個微細噴嘴擠出，遇冷凝固成型。
fdm 3d打印技術
其優(yōu)點在于，打印系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境或是家庭中，一次成型且易于操作。獨有的水溶性支撐技術，令其在去除支撐結構時易如反掌，3d打印所需線材易于搬運以及更換，且顏色豐富;不足的是，fdm技術在成型精度上較差，打印對象的表面光潔度也待改進，成型速度慢。
立體平板印刷技術(sla)
與fdm技術呈鮮明對比的是sla技術。采用sla技術的3d打印機，位于樹脂池底部有一個透光的窗口(通常是玻璃材質(zhì))。將打印平臺下降貼近窗口，中間的縫隙則是液態(tài)的樹脂。紫外線透過玻璃照射樹脂，使很薄的一層樹脂快速聚合成為固體。
sla技術的打印速度會隨著所照射紫外線強度的增加，聚合速度也會隨之加快。但這并不意味著越快越好，速度過快，會使固化的樹脂黏在玻璃窗口，令其與打印平臺粘合在一起，導致打印失敗。實際上，真正影響打印速度不是樹脂聚合，而是平臺的機械運動，因為在打印過程中存在停頓。
當然，世間不存在百分之百完美的事物。時間久了，樹脂會吸收空氣中的水分，導致軟薄部分彎曲卷翅。耗材方面，支持sla打印的材料種類有限，必須是光敏樹脂，且對環(huán)境有一定的污染甚至令皮膚過敏，此外，需為打印對象設計支撐結構，確保其在成型過程中制作的每一個結構部位都能可靠定位。盡管如此，sla打印技術的優(yōu)點依舊顯著，打印精度高、系統(tǒng)工作穩(wěn)定同時分辨率也較高，成品表面光滑等等。
clip、polyjet與惠普multi-jet fusion技術
clip技術
如果說sla大大提升了3d打印精度與速度，那么下面出場的clip技術，可謂連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術的高階版，整個3d打印過程連續(xù)無停頓。該技術由carbon3d公司推出，可將3d打印過程提速25-100倍。利用光和氧氣連續(xù)地從樹脂材料中逐出模型，而非傳統(tǒng)的逐層打印，將其稱為“連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝”。
clip技術打破了以往3d打印精度與速度不可兼得的困境。連續(xù)的照射過程，令打印速度不再受切片層數(shù)量的影響，而僅僅取決于紫外線照射時的聚合速度以及聚合的粘性，而切片層厚決定最終成品的表面精度。經(jīng)試驗驗證，在1微米的切片精度下，打印出了肉眼難以辨識的光滑表面。目前，clip技術原型3d打印機可打印50微米至25厘米的物體，前景不可限量。
polyjet技術
objet geometries公司于2000年推出了polyjet技術，采用非接觸樹脂處理與噴水清除支持材料，其工作原理是以超薄層的狀態(tài)，將藝術感光聚合材料一層一層地噴射到構建托盤上，每一層感光聚合材料在被噴射后立即用紫外線光照射凝固，可立即進行搬運與使用，無需事后凝固。
實際上，polyjet技術的優(yōu)勢不在其打印速度，而是在于多種材料的混合噴射。打印質(zhì)量高，精密噴射與構建材料性能可保證細節(jié)精細與薄壁。耗材上，采用非接觸樹脂載入/卸載，容易清除支持材料，容易更換噴射頭，更適合辦公室環(huán)境。此外，材料多種多樣，適用于不同形狀、機械性能和顏色的部件，所有類型的模型均使用相同的支持材料，因而能夠快速便捷地變換材料。
惠普多射流熔融3d打印技術
最后，我們再來說說惠普2014年末推出的multi-jet fusion技術。該項技術的驚人之處在于，是以惠普現(xiàn)有的熱噴墨技術為基礎，將噴頭做成孔徑細小、密度極高的陣列，噴頭一次的單向運動就可以完成一層噴射材料的覆蓋。
實際上，multi-jet fusion技術旨在解決當下3d打印技術所面臨的速度、精度、成本三大問題。其工作方式很有趣：先鋪一層粉末，然后噴射熔劑，與此同時噴射一種精細劑，確保打印對象邊緣的精細度。之后，再在上面施加一次熱源，這層就算大功告成，以此類推直到3d對象完成。
multi-jet fusion技術的打印速度，將快于市場上任何3d打印技術10倍以上，而且兼顧精度和強度。為此，惠普提供了一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用他們的新多噴頭熔融技術批量生產(chǎn)1000個齒輪，只需3個小時，而使用高品質(zhì)的激光燒結設備，至少需要38小時。此外，其噴射系統(tǒng)每秒可噴出3.5億滴液滴，打印精度高達20微米。


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