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3D打印技术在建筑领域的应用

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3D打印技术在建筑领域的应用

发布日期:2019-04-10 作者: 点击:

3D打印是一种以数字模型为基础,运用粉末状金属或非金属材料,通过逐层打印的方式来构造物体空间形态的快速成型技术。由于其在制造工艺方面的创新,被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”。3D是“threedimensions”简称,3D打印的思想起源于19世纪末的M国,并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印技术一般应用于模具制造、工业设计等领域,目前已经应用到许多学科领域,各种创新应用正不断进入大众的视野。


1、3D打印技术进展情况


3D打印机与传统打印机zui大的区别在于使用的原料,3D打印机使用的不是墨水,而是实实在在的原材料。3D打印时,软件通过CAD(计算机辅助设计)技术完成一系列数字切片,并将这些信息传送给3D打印机,打印机分层打印并将连续的薄层堆叠起来直到一个物体成型。根据成型原理的不同,3D打印技术大致可以分为以下4种。


1.1、SLA技术


立体光固化成型技术(SLA,stereolithographyapparatus),SLA技术为zui早发展的3D打印技术,该技术以液态光敏树脂为原料,主要用于模具制造,目前仍为3D打印的主流技术之一。


SLA技术工艺过程如下:首先对三维模型进行切片处理以生成扫描路径数据;激光束沿扫描路径照射到液态光敏树脂表面,被照射的树脂薄层产生光聚合反应而固化形成零件的一个薄层;然后升降台下降yi定的高度,在固化层表面覆盖另一层液态树脂并进行第2次激光扫描;这样层层叠加即可形成三维零件原型。zui后将原型从树脂中取出,经打磨、电镀、喷漆等处理即可得到产品。


SLA技术具有成型速度快、打印精度高、表面质量好、打印模型尺寸大(可达1524mm)等优点,但由于树脂固化过程中易产生收缩,不可避免地会产生应力或引起变形。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是SLA技术的发展趋势。


1.2、FDM技术


熔积成型技术(FDM,fuseddepositionmodeling),该方法是Scott·Crump在20世纪80年代发明的。、FDM技术以石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝等丝状材料为原料,将丝材加热至略高于熔点,通常控制温度比熔点高1℃。打印头根据计算机提供的截面信息作平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后即形成零件的一层截面;此后打印头上移yi定高度,进行材料的下一层涂覆,这样逐层堆积即可形成三维零件。


FDM技术主要用于中、小型工件的成型,且有成本低、污染小、材料可回收等优点。主要缺点在于精度稍差、制造速度慢、使用的材料类型有限。


1.3、SLS技术


选择性激光烧结技术(SLS,selectivelasersintering),SLS技术zui初由M国的Carlckard于1989年在其硕士论文中提出。SLS技术采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层叠加生成所需的零件。


SLS技术工作原理如下:工作时粉末缸活塞上升,铺粉辊将一层粉末均匀铺在成型缸活塞上,计算机控制激光束的扫描路径,有选择地烧结固体粉末材料从而形成零件的一个层面。烧结完成一层后,工作活塞下降一个层厚的距离,铺粉系统重新铺上粉末,激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,直到三维零件成型。


SLS技术zui突出的优点在于它所能使用的材料十分广泛。目前SLS技术可采用的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末以及它们的复合粉末。金属粉末SLS技术是近年来研究的一个热点,该技术可直接烧结传统切削工艺难以制造的高强度零件。

3D测绘

1.4、LOM技术


分层实体制造技术(LOM,laminatedobjectmanufacturing),该技术是M国Helisys公司于1991年研制成功的一种快速原型制造技术。


LOM技术常用的材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除可以制造模具、模型外,还可直接制造结构件。LOM技术成型原理如下:激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓数据,将涂有热熔胶的纸用激光切割出构件的内外轮廓,并将废料部分切割成网格。切割完一层后,叠加新的一层纸,并利用热粘压装置将其与已切割层黏合在一起,进行下一次切割,不断重复并zui终形成三维构件。


LOM技术的特点是成本低、效率高、稳定可靠、适合大尺寸制作。缺点是前、后处理复杂,且不能制造中空构件。

 


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