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§3D打印技术解密(第8页)

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如图2-20所示,西北工业大学将熔滴按需喷射、增材制造和快速凝固三大技术集成起来,研发了一种金属微滴3D打印技术。

首先,金属微滴喷射器将金属微滴喷射出来,然后,精确地控制金属微滴,逐点、逐层堆积在运动平台上,与此同时,控制运动平台的轨迹,从而形成复杂的金属零件。

这项技术的设备成本和制造成本都比较低。

目前,西安交通大学、北京航空航天大学、中航工业北京航空制造工程研究所(625所)等均可以实现此项技术。

(6)微电子元件3D打印新技术

在微电子工业领域,立体喷印可用于电介质、有机材料、金属焊料、封装胶、电胶等多种材料的喷射成形。

德国使用卷对卷方式的接触印刷工艺,制造柔性电子标签,提高了生产速度。

美国使用同样的方式,制造出薄膜式太阳能光伏电池,将单位功率的成本,从原来的每瓦3美元,降低到30美分,成本减少了90%。

韩国的LG和三星公司通过使用微滴喷射立体喷印技术,生产出第八代液晶发光显示屏。

图2-21是典型的微电子立体喷印器件。

(7)扩散焊叠层实体制造技术

扩散焊叠层实体制造技术,改善了传统分层实体制造技术使用纸材容易潮湿的问题,以金属作为原材料,制作模型制件。

该技术可用于化学激光武器、微小卫星以及飞行器等军用领域,或者平板热管、涉流MEMS、微流道冷却器及反应器等民用领域的零件快速制造。

西北工业大学等单位在我国率先开展了该技术的研究,并在航天航空领域的相关应用中进行了尝试。

8.增材制造技术的对比和选用

前文所述的几种增材制造技术各有其优缺点。

从安全的角度出发,SLA技术的紫外激光器,通过采用原材料的紫外光敏凝固特性,实现快速成型,因此其过程中不会有过高的温度,比较安全。

另外,FDM的成型材料的熔点高于热熔喷头的温度,3DP技术的成型材料和粘结剂通过喷头喷出,二者的安全性也较好。

从环境的角度考虑,SLA、LOM和SLS技术都涉及到激光,因此具有一定程度的限制,不适合在室内使用。

具体请看表2-6。

增材制造技术在很多领域已经得到广泛应用,例如航天、航空、电子信息、医疗器械、机械、汽车、家用电器、玩具、首饰等行业。

在这些领域的应用中,各种产品的尺寸、结构都存在差异,有些结构很复杂,有些对表面光滑度要求很高,有些对材料的硬度要求很高,有些需要控制成本。

根据不同的需求,需要选择不同的制造技术。

以下为几个实例:

(1)电子及通讯类产品

通常情况下,通讯类或者电子类产品一般多采用塑料薄壳结构,尺寸比较小,但是对表面粗糙度和尺寸的精度要求很高。

多数情况下,还要考虑后续的小批量快速制造,因此需要将制件作为后续制模工艺的母模。

考虑到以上需求,当制造手机等壳体类产品时,综合考虑材料的性能、装配效果、表面的精度和质量等,SLA技术值得考虑。

虽然其成本有点高,但是因为产品本身的尺寸和质量较小,相对成本比较低,因此建议采用SLA技术,加工壳体类产品。

(2)机械、交通类结构部件

一般而言,机械、交通类产品对精度和质量要求较低,但尺寸比较大,制作出的制件主要用来验证产品的结构、外观和性能等。

由于尺寸比较大,应该控制生产成本。

通过比较几种技术,采用SLS和SLA技术应该可以满足以上的应用需求。

但是考虑到成本问题,建议采用SLS技术,使得性价比最优。

3D打印技术采用加法式的整体制造方案,颠覆了过去的减法式加工方式。

与传统经典的技术相比,3D打印在产品功能、生产效率、制造成本等方面具有显著优势,值得进行大力的产业化推广,促使新一轮产业革命的发生。

1.3D打印的技术突破

美国一个名为The  Web的网站,采访了9位企业创始人,总结性的结论是,3D打印将会形成8个方面的技术创新,并可能实现历史性的突破。

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