





2025-02-17 13:46:14
3D打印的结构主要分为以下几类:
按成型原理分类
熔融沉积成型(FDM)结构
喷头系统:是FDM打印机的核心部件之一,负责将丝材加热至熔融状态并挤出。喷头通常由加热块、喷嘴等组成,加热块能快速将丝材加热到合适的温度使其熔化,喷嘴则负责将熔融的材料精确地挤出,其孔径大小会影响打印的线条粗细和精度。
送料系统:用于将丝材稳定地输送到喷头处。一般由送料电机、送料轮等组成,电机驱动送料轮转动,将丝材送入喷头,保证材料的持续供应,确保打印过程的连续性。
运动系统:包括X、Y、Z三个方向的运动轴,由伺服电机、同步带、导轨等组成。通过控制这三个轴的运动,喷头可以在三维空间内精确移动,实现模型的逐层堆积打印。例如在打印一个立方体时,喷头先在X、Y平面内按照第一层的轮廓移动并挤出材料,完成一层后,Z轴上升一定高度,喷头再进行下一层的打印。
加热与冷却系统:加热系统主要用于保持喷头和热床的温度。喷头温度需要精确控制,以确保丝材能够顺利熔化和挤出;热床则是为了在打印过程中加热打印平台,防止打印物底部翘曲变形。冷却系统通常是在打印完成后对模型进行冷却,使模型快速固化,提高打印效率和质量。
光固化成型(SLA)结构
光源系统:是SLA打印机的关键部分,常见的光源有紫外激光器、LED光源等。光源发出的特定波长的光照射到液态光敏树脂上,引发光敏树脂的固化反应。光源的性能如波长、功率等参数对打印效果有很大影响,不同波长的光对应不同类型和性能的光敏树脂。
树脂槽:用于盛放液态光敏树脂,其内部通常有一个可升降的平台,用于放置打印模型的基板。在打印过程中,基板会逐渐下降,使固化的部分与光源的距离保持不变,以保证打印精度。
刮刀系统:在每层打印完成后,刮刀会在树脂槽的液面上刮过,将未固化的树脂刮平,为下一层的打印提供平整的表面。刮刀的平整度和运动精度直接影响打印模型的表面质量。
选择性激光烧结成型(SLS)结构
激光系统:与SLA类似,但使用的是激光束来扫描粉末材料。激光束的能量使粉末颗粒熔化并迅速凝固,形成打印层的轮廓。SLS常用的激光有二氧化碳激光等,激光功率、扫描速度等参数需要根据不同的粉末材料进行调整。
铺粉系统:负责将粉末材料均匀地铺在打印床上。铺粉辊或刮板在粉仓中取粉后,将粉末铺设在打印平台上,每次铺设的厚度就是打印层的厚度。铺粉的均匀性对打印质量至关重要,不均匀的粉层可能导致打印模型出现缺陷。
粉仓与回收系统:粉仓用于储存粉末材料,在打印过程中为铺粉系统提供粉末。回收系统则将未被激光烧结的粉末收集起来,以便重新利用,减少材料浪费。
三维数字光投影(DLP)结构
数字光投影仪:这是DLP打印机的核心部件,它利用液晶显示器(LCD)或其他数字微镜器件(DMD)产生图像,然后将图像投射到光敏树脂上,使树脂固化成型。数字光投影仪的分辨率决定了打印模型的细节和精度。
树脂容器与升降台:树脂容器用于盛装光敏树脂,升降台位于容器下方,用于支撑正在打印的模型。在打印过程中,升降台会根据模型的高度逐渐下降,使新一层的光敏树脂能够在已固化的模型上继续固化。
按机械结构形式分类
笛卡尔坐标结构
龙门式结构:这是最常见的一种笛卡尔坐标结构,打印头在X、Y方向移动,而打印平台在Z方向上下移动。这种结构的优点是结构简单、成本低、打印空间大,适合初学者和小型3D打印机。但它的打印速度相对较慢,因为打印平台的移动会占用一定的时间。
XYZ盒式结构:属于笛卡尔坐标结构的一种改进型,其打印头和打印平台都可以在X、Y、Z三个方向上移动,充分利用了打印空间,提高了打印速度和精度。不过,它的结构相对复杂,对零部件的精度要求较高。
并联臂结构(Delta结构)
采用并联运动的机械臂来控制打印头的位置,从上往下看呈三角形。这种结构具有简单、稳定、传动效率高、速度快等优点,而且占地面积小。但是,由于其特殊的结构,导致打印空间利用率较低,调平调试较为复杂。
箱体结构
将打印头、运动系统等部件集成在一个封闭的箱体内,外观更加美观、整洁。这种结构可以提高打印的稳定性和精度,并且能有效隔绝异味和噪音。不过,箱体结构的成本较高,维修和保养也相对困难。
综上所述,3D打印技术以其独特的成型原理和多样的机械结构形式,在制造领域展现出巨大的潜力和应用价值。无论是追求低成本与大尺寸打印的龙门式结构,还是高效稳定的并联臂结构,亦或是高精度高稳定性的箱体结构,都体现了3D打印技术的多样性和灵活性。