3D 打印在这几年的发展速度简直像火箭一样快。到现在,已经有不少增材制造的技术在商业领域里派上了用场。有这么几种比较有代表性的技术,比如有一种是通过紫外线照射光固化树脂来制作出三维部件的,它的名字叫做光固化成型法(英文是 Stereo Lithography Apparatus,缩写为 SLA);还有一种叫选择性激光烧结法(Selected Laser Sintering,缩写为 SLS),它特别适合用来打印金属粉末;分层实体制造法(Laminated Object Manufacturing,缩写为 LOM)也是其中之一;还有熔融沉积制造法(FusedDeposition Modeling,缩写为 FDM);另外还有专门针对陶瓷材料的粉末层喷头三维打印法(ThreeDimensional Printing,缩写为 3DP)。在这些方法当中,FDM 在 3D 打印技术里的应用范围是最广的。不过呢,这些方法基本上只在金属材料、树脂类材料以及陶瓷材料上适用。这是因为这些材料在处于熔融状态或者经过高温烧结之后,它们都能够很好地黏合在一起,不需要去担心它们之间结合的问题,而且打印出来的成品在精度方面都挺高的。
3D打印是怎么成型的呢?它是一种离散 - 堆积的成型方式。具体来说,就是把一个完整的三维模型利用计算机软件进行切片处理,接着对这些切片后的二维图形进行分析,然后生成加工的路径,最后通过一层一层地打印来得到实体。一般的流程是这样的:第一步是建立三维模型。3D 打印是把三维模型当作打印的模板,这个模型可以直接通过三维软件来构建,像 SolidWorks、Blender、Autodesk 这些都是比较常用的软件;也可以对现有的实体进行扫描,然后再通过计算机的处理得到三维模型。接下来呢,因为实际需要打印的模型很可能不是那种规则的几何形状,所以需要对三维图像进行近似化网格处理,这样能让后面的切片以及打印过程更加顺利。
然后就是切片分层这一步了。在进行打印之前,需要把模型进行分层处理,从而形成打印的 G 代码(G - code),只有这样才能够进行逐层打印。分层的厚度以及数量都会对打印的精度以及打印的效果产生影响。接着就是一层一层地打印出实体。在打印的过程中,工艺参数是非常关键的,它会直接影响到成型部件的组织特征和性能,也会影响到制造的精度。最后是后处理。有些成型后的实体需要把支撑材料去掉,或者在打印完成之后,有些实体的表面会有毛刺或者比较粗糙,这个时候就需要进行修补、打磨抛光等步骤,这样才能得到我们一开始设计的实体。