SLM成形制造设备：优化与创新

图5-15EOS的M 100 3D打印机图5-16EOS的M 290 3D打印机图5-17EOS的M 400-4 3D打印机德国Concept Laser公司是Hofmann集团的成员之一，是世界上主要的金属激光熔铸设备生产厂家之一。Concept Laser公司目前已经开发了四代金属零件激光直接成形设备：M1、M2、M3和Mlab。图5-21苏州中瑞的iSLM280 3D打印机图5-22北京易加三维的EP-M450 3D打印机国内外部分SLM制造设备的特性参数见表5-2。

理论教育 2023-06-26

黏合剂在3D打印中的应用及要求分析

3DP成形工艺对黏合剂材料有以下基本要求。3DP中大多使用聚合物树脂作为黏合剂，其与强极性的金属、陶瓷及无机材料等粉末的极性差别较大，因此两者界面相容性较差，黏结效果差。黏合剂表面张力较高，而黏度较低，易于粉末材料的快速黏结。黏合剂对喷头没有腐蚀作用。3DP成形工艺所使用的黏合剂总体上大致分为液体和固体两类，而目前液体黏合剂应用较为广泛。表7-43DP成形工艺常用黏合剂

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工艺发展：三维物体分层制造的历史与应用

分层制造三维物体的思想雏形，最早出现在19世纪的美国，1892年，美国的J.E.Blanther首次在专利中提出用分层制造的方法构造地图。Michael Feygin于1984年提出了分层实体制造的方法，并于1985年组建了Helisys公司，于1990年开发出了世界上第一台商用LOM设备LOM-1015，如图8-1所示。图8-1LOM-1015成形设备LOM常用的材料是纸、金属箔、陶瓷膜、塑料膜等，除了制造模具、模型外，还可以直接用于制造结构件。

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LENS成形影响因素优化技巧

但是在LENS系统中，体积收缩是一个十分明显且不容忽视的问题，因为在高功率激光熔覆作用下，加工后金属件的密度将与其冶金密度相近，从而造成较大的体积收缩现象。在LENS中，由于体积收缩过大，要求铺粉厚度必须远大于分层厚度才能保证加工后实体高度误差在较小的范围之内。影响加工表面质量的因素很多。

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SLA成形系统优化方案

SLA系统的组成一般包括：光源系统、光学扫描系统、托板升降系统、涂覆刮平系统、液面及温度控制系统、控光快门系统等。图3-12所示为采用振镜扫描式的SLA系统示意。图3-14托板升降系统4.涂覆刮平系统在有些SLA设备中常设有涂覆刮平系统，用于完成对树脂液面的涂覆作用。

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FDM成形制造设备介绍

目前，最具代表性的FDM品牌有Stratasys公司的FORTUS系列、MakerBot公司的MakerBot Replicator系列、北京太尔时代公司的UP系列以及杭州先临公司的Einstart系列等。其中，Stratasys公司的FDM技术在国际市场上的占比最大。FORTUS系列被称为“3D生产系统”，覆盖从桌面级打印机到大型工业级打印机在内的多款设备。图6-15北京太尔公司的UP300 3D打印机图6-16杭州先临公司的Einstart-C 3D打印机国内外部分FDM制造设备的特性参数见表6-4。表6-4国内外部分FDM制造设备的特性参数续表

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SLA成形设备的优化制造技术

3D Systems公司作为SLA技术的开拓者，是全世界最大的3D打印机制造商。目前，国内杭州先临三维科技有限公司、上海数造机电科技股份有限公司已具有较成熟的SLA成形设备，浙江迅实科技有限公司已具有较成熟的DLP成形设备。目前国内外所有的SLA设备在技术水平上已经相当接近，由于售后服务和价格的原因，国内企业在竞争时具有明显的优势。表3-2国内外部分SLA制造设备的特性参数续表续表

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3DP工艺在铸造领域中的应用及优势

3DP工艺在铸造领域中有广泛应用，可以直接生产出砂型和砂芯。图7-15日常用品3DP成形模型机械产品模型；医学模型；建筑模型图7-16采用3DP工艺制作的砂型3DP工艺辅助铸造不需要制造模具，且成形的砂型不受形状的限制，因此应用于铸造行业具有以下优势：首件研制周期和成本大大降低，尤其是可以大幅度缩减复杂铸件的模具成本，同时还适用于单件、小批量铸件的生产。

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计算机辅助设计技术的应用优化

根据设计者的数据、草图、照片、工程图纸等信息在计算机上利用CAD软件人工构建三维模型的过程，常被称为正向设计。随着计算机辅助设计技术的发展，出现了许多三维模型的造型方法，常见的造型方法有以下几种。在计算机内部，通过定义各单元的位置被占用与否来表示实体。图2-5三维实体单元表示的八叉树结构单元表示法是对实体的一种近似表示，有时会造成较大的误差，且难以转化为CSG和B-Rep表示。表2-1常用的三维建模软件

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国外发展历程：回顾与展望

3D打印技术的核心思想起源于19世纪末的美国。该系统于1986年获得专利，是3D打印技术发展史上的一个里程碑。图1-1Objet 500 Connex3打印机2012年，美国《时代》周刊将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”。据3D打印领域的年度权威报告Wohlers Report 2020的数据，2019年全球3D打印产业增长了21.2%，达118.67亿美元，其中金属3D打印尤其突出。据预测，到2021年年底销售额可以达到179亿美元，而在2029年将至少达到1 175亿美元。

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3D打印材料：概述与应用介绍

一种新的3D打印材料的出现往往会使3D打印工艺及设备结构、成形件品质和成形效益产生巨大的进步。表1-3打印材料与工艺当然，不同的打印材料是针对不同的应用的，3D打印材料及其性能不仅影响着产品原型的性能及精度，而且也影响着与制造工艺相关联的建造过程。3D打印技术对其成形材料的要求一般有以下几点：适应逐层累加方式的3D打印建造模式。

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如何选择合适的成形方向

由于3D打印技术的基本原理是层层材料的叠加，每层内的材料结合比层与层之间的材料结合得要好，因此，成形件X、Y方向的强度一般高于Z方向强度。图2-21成形方向的影响

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工艺性误差优化方案

某用户采用55 mm/s的热压辊速度、270℃的加工温度、热黏压510层纸后所得叠层块，记录了叠层块上相应测量的厚度值。从厚度值看出，叠层厚度分布不均匀，其最大值hmax＝59.67 mm，最小值hmin＝58.7 mm，沿X方向的最大值与最小值的差为3.08～3.37 mm，沿Y方向的最大值与最小值的差为0.99～1.66 mm，这说明沿热压辊运动方向（X方向）的厚度分布更不均匀。热压辊对纸进行滚压时，可以将其近似看作一个运动面热源，它是无数线热源的综合。

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数据描述的方式有哪些？

研发CLI文件的目的是为3D打印系统提供另一种2.5维层片的数据表达形式。CLI文件是目前3D打印技术与设备较为普遍接受的一种二维数据接口文件。DXF文件格式数据量大，结构较为复杂，在描述复杂的三维产品信息时容易出现信息丢失等现象。

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原理性误差：探究误差的来源

成形收缩是SLS工艺中普遍存在的现象，因此分析成形收缩现象的组成及产生的原因，并采取一定的改进措施，对减小成形收缩引起的误差和改善成形质量至关重要。图4-19单分布球形粉末的正交堆积粉末粒径分布会影响固体颗粒的堆积，从而影响粉床密度。

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从起步到崛起：国内科技发展历程

1995年，3D打印技术被列为我国未来十年十大模具工业发展方向之一，国内的自然科学学科发展战略调研报告也将3D打印技术研究列为重点研究领域之一。2016年12月，中国科学家将3D打印血管植入恒河猴体内，实现了血管的再生，解决了临床人工血管内皮化的难题，该项成果属于全球首创，对干细胞技术临床应用具有里程碑意义。

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