[工艺] 电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting,EBSM®)成型原理介绍
EBSM®技术基于CAD模型驱动,以金属粉末为材料,通过高能电子束为热源,在真空环境下将金属粉末层逐层融化,实现金属粉末成形。该技术具有效率高、成本低、材料适应 性广、结构自由度高、力学性能优等特点。
深山闲士
EBSM®技术基于CAD模型驱动,以金属粉末为材料,通过高能电子束为热源,在真空环境下将金属粉末层逐层融化,实现金属粉末成形。该技术具有效率高、成本低、材料适应 性广、结构自由度高、力学性能优等特点。
Solukon 自动除粉技术 ( Smart Powder Recuperation SPR® ) 技术能够在受保护的环境中全自动清洁 3D 打印金属部件。利用可调节振动和自动两轴零件旋转,粉末变得“可流动”。这意味着粉末甚至可以从最小的空腔和复杂的通道中流出。
LCD掩膜技术,也被成为MSLA(masked stereo lithography apparatus)掩膜立体光刻技术。 MSLA(masked stereo lithography apparatus)是SLA (stereolithography) 3D打印的增强形式,它将LCD屏幕与强大的LED光源相匹配,以选择性地固化光敏树脂。当连续的层在前一层上固化时,它们形成三维物体。LED阵列用作光源,并通过充当可重新配置掩模的LCD屏幕投射。
DLP(Digital Light Processing)是3D打印成型技术的一种,被称为数字光处理快速成型技术,又称FTI(Film Transfer Imaging)。基本原理是用数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影,层层固化成型。DLP技术跟SLA有很多相似之处,其工作原理也是利用液态光敏聚合物在光照下固化的特征。DLP技术使用一种较高分辨率的数字光处理器(DLP)来固化液态聚合物,逐层对液态聚合物进行固化,如此循环往复,直到最终模型完成。DLP成型技术一般采用光敏树脂作为打印材料。
Axtra3D 革命性的 Hybrid PhotoSynthesis (HPS) 混合光合成技术超越了 SLA、DLP 和 LCD 的限制,无需权衡取舍。革命性专利光引擎,我们的变革性 HPS 技术结合了激光的优势和投影仪的功能,从而产生比 SLA 或 DLP/LCD 更高的分辨率。
声光刻技术(Sonolithography)基于超声驻波干扰产生的声辐射力对空气中颗粒/液滴直接积聚的应用。超声波光刻技术能够在宏观尺度 (cm2) 表面积上的各种基板上快速形成微米至毫米级材料的图案,并且可用于间接和直接细胞图案化。该技术是由布里斯托大学和巴斯大学的研究人员于 2020 年发明。
BCN3D 推出的Viscous Lithography Manufacturing (VLM)™ (粘性光刻制造技术) 是一项获得专利的突破性光刻 3D 打印工艺,可将高粘度树脂薄层(粘性是标准市场树脂的 50 倍)层压到透明转移膜上,以极快且快速地生产高性能部件一种负担得起且可扩展的方式。
Markforged CFR(Carbon Fiber Reinforcement) 是一种使 3D 打印机能够用连续纤维增强 FFF 部件的过程。具有 CFR 功能的机器使用两个挤出系统:一个用于传统的 FFF 长丝,另一个用于长股连续纤维。连续纤维铺设在层内,取代 FFF 填充物。由此产生的部件明显更坚固(比任何 FFF 材料强 10 倍),并且可以在应用中替代铝制部件。
阿博格的增材制造技术被称作无模成型技术(ARBURG Plastic Freeforming,简称APF),也称液滴3D打印工艺,是阿博格在长期注塑加工的经验上,创新的一项增材制造技术。其原理与我们常见的熔融挤出工艺类似,但又不完全相同。
Nexa3D 润滑油子层光固化技术( Lubricant Sublayer Photocuring , 缩写为LSPc ),能够以10mm每分钟的速度连续打印多达16升的零件,将打印原型和生产零件的时间从几小时压缩到几分钟。
NPJ(Nano Particle Jetting)纳米颗粒喷射技术 液态金属/陶瓷成型,由以色列XJet公司开发的新一代3D打印成型技术,拥有技术专利和墨水独家配方。与普通的激光3D打印成型相比,其使用的是纳米液态金属,以喷墨的方式沉积成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有优异的精度和表面粗糙度,不只可以打印金属,而且可以打印陶瓷。
3DP(Three Dimensional Printing and Gluing),三维打印黏结成型、喷墨沉积,也被称为粘合喷射(Binder Jetting)、喷墨粉末打印(Inkjet Powder Printing)。该工艺属于“液体喷印成型”这一大类。
SLM: Selective laser melting(选择性激光熔化),是金属材料增材制造中的一种主要技术途径,由德国Froounholfer研究院于1995年首次提出,是一种金属粉末的快速成型技术,用它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。SLM技术克服了选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术制造金属零件工艺过程复杂的困扰。该技术选用激光作为能量源,按照三维CAD 切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描,扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果,最终获得模型所设计的金属零件。
SLS(Selective Laser Sintering)是一种快速成型工艺,中文译为:粉末材料选择性激光烧结/激光选区烧结/粉末烧结。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分连接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层粉末材料,选择地烧结下层截面。
立体光固化成型(Stereo lithography Apparatus,SLA)技术用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体。
熔融沉积成型,(Fused deposition modeling, FDM),是一种将各种热熔性的丝状材料(蜡、ABS和尼龙等)加热熔化成形的方法,是3D打印技术的一种。 又可被称为FFM 熔丝成型 (Fused Filament Modeling) 或FFF 熔丝制造 (Fused Filament Fabrication),其后两个不同名词主要只是为了避开前者FDM专利问题,然而核心技术原理与应用其实均是相同的。热熔性材料的温度始终稍高于固化温度,而成型的部分温度稍低于固化温度。热熔性材料挤喷出喷嘴后,随即与前一个层面熔结在一起。一个层面沉积完成后,工作台按预定的增量下降一个层的厚度,再继续熔喷沉积,直至完成整个实体零件 。
Gel Dispensing Printing (GDP 凝胶点胶打印)技术是Massivit 3D公司开发的专有技术,它是光固化3D打印技术与FDM 3D打印技术的一种混合,该技术的基本原理是选择性地将凝胶喷射到平台上,然后用UV光对其进行照射。UV光可以固化这种具有光固化特性的凝胶,由此逐步构建出一个实体3D对象。
知名3D打印公司Fortify自主研发了一项新的3D打印技术,这项新技术被称为CKM(CONTINOUS KINETIC MIXING 连续动力混合)技术,可以提高光固化3D打印件的功能性和机械性能。其核心技术包括:在光敏树脂中掺入添加剂以及让光敏树脂中的交联按层进行有序排列。
连续纤维3D打印以最先进的复合材料和增材制造解决方案颠覆制造业。Continuous Composites 推出了专为每个行业设计的全自动解决方案。CF3D ®技术从连续的干纤维开始,在原位浸渍由末端执行器提供的可定制、快速固化的热固性树脂。末端执行器由专有软件驱动的运动平台移动。使用连续纤维精确打印并优化零件以实现最高性能。
模喷技术 Tritone MoldJet 是一种创新的无粉增材制造技术,能够以工业规模和速度生产金属和陶瓷零件。它专为生产复杂几何形状的零件而设计,具有高密度和出色的机械性能。MoldJet 允许在各种金属和陶瓷之间快速轻松地转换。不同几何形状和应用的零件可以在同一批次中制造。
热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) 是Cubicure 的塑料增材制造专利工艺,可以加工高粘度树脂。通过特殊的加热和涂层机制,生产出特别耐冲击和耐高温的塑料。该技术的核心是专门开发并获得专利的加热和涂层机制,它可以在高达 120°C 的工作温度下以最高精度安全地处理高粘度树脂和糊状物。
大面积快速印刷 (High Area Rapid Printing,HARP) 是一项基于立体光刻技术的突破性3D打印技术。HARP专有流体流动技术可以实现更高的吞吐量并在尽可能短的时间内生产对象,让3D打印成型更大、更快、更强。
熔融金属沉积 (Molten Metal Deposition, MMD) 技术由比利时 ValCUN 公司开发。熔化的铝丝用作起始材料。将预热的熔融金属挤压到由电流加热的工件上。这会产生等离子射流。这种等离子射流反过来加热表面,将熔融材料涂在正确的位置。然后,新图层将与现有图层合并。
高速柔性材料挤出(High Speed Flexible Material Extrusion,HSFE)工艺由中国公司远铸智能/INTAMSYS 开发。这是工业3D打印机的领先制造商之一。Flex 510 3D 打印机是第一个使用此工艺的打印机。可以用它加工柔性材料。这包括但不限于体育用品、医疗康复设备、工具和设备。Flex 510 还配备了 SXBS 技术(Smart eXtruder Bay System),可在设计和制造之间实现无缝连接。
电子束选区熔化(EBSM)原理 类似激光选区烧结和激光选区熔化工艺,电子束选区熔化技术(EBSM)是一种采用高能高速的电子束选择性地轰击金属粉末,从而使得粉末材料熔化成形的快速制造技术。EBSM技术的工艺过程为:先在铺粉平面上铺展一层粉末;然后,电子束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息进行有选择的熔化,金属粉末在电子束的轰击下被熔化在一起,并与下面已成形的部分粘接,层层堆积,直至整个零件全部熔化完成;最后,去除多余的粉末便得到所需的三维产品。
CLIP(Continuous Liquid Interface Production)打印技术打印装置中有一个非常重要的部分,既可以通氧气,又可以通光线,类似隐形眼镜。光的作用是引发聚合成型(固化),而氧气的重要作用是阻止不需要打印的部分不聚合成型(不固化),通过特殊的精确控制技术,让需要固化的部分固化,不需要固化的部分被氧气得到阻止,打印终呈现出产品,所以结果是一个成型的东西像是从液体中“提”了出来。自然打印速度也就成百倍的提高了。
Polyjet 和 Polyjet 矩阵是相关的两种新技术由 Objet Geometries 公司分别在2000年和2007年推出。 它们被主要运用在快速固化成形的行业里,也就是俗称的 3D 打印机的成型方法之一。Objet 是成功喷射聚合体材料的第一家公司。当Objet 在2000年初推出其拥有专利的 PolyJet™ 技术时,它使得几乎所有规模的公司均可以快速而且高质量地制作复杂模型,这还是有史以来第一次。
多射流熔融技术又叫MJF(Multi Jet Fusion)成型技术是科技巨头惠普公司推出的一种新型的3D打印成型技术,它的出现旨在解决当前3D打印技术面临的三个主要问题:速度、精度和成本。据惠普披露,其打印速度将比市场上任何其它3D打印技术快10倍以上,而且同样具备精度和强度。
LMD,Laser Metal Deposition,激光熔化沉积技术,于上世纪90年代由美国Sandia国家实验室首次提出,随后在全世界很多地方相继发展起来,由于许多大学和机构是分别独立进行研究的,因此这一技术的名称繁多。例如,美国Sandia国家实验室的激光近净成形技术LENS(LaserEngineeredNetShaping),美国Michigan大学的直接金属沉积DMD(DirectMetalDeposition),英国伯明翰大学的直接激光成形DLF(DirectedLaserFabrication),中国西北工业大学的激光快速成形LRF(LaserRapidForming)等。虽然名字不尽相同,但是他们的原理基本相同,成型过程中,通过喷嘴将粉末聚集到工作平面上,同时激光束也聚集到该点,将粉光作用点重合,通过工作台或喷嘴移动,获得堆积的熔覆实体。
MJP技术是MultiJet Printing的缩写,MJP多喷嘴喷墨3D打印技术是在平整的平台上打印一层薄薄的可被紫外线固化的液体塑料,并在打印过程中使用蜡质材料作为支撑。紫外线灯照射下逐层固化,每完成一层,建模工作台就会下降并制作另外一层,不断重复上诉过程知道整个零件打印完成。MJP打印机提供最高的Z轴分辨率层的厚度为16微米,打印高精准的精细零件。