株洲3D打印

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光固化3D打印技术的应用与挑战

    

3D打印也叫添加剂制造(AM)、快速成型(RP)或者固体自由形成(SFF)。它是通过计算机文件和专门设备,把材料一层一层地加工成产品的过程(埃斯皮诺萨 - 霍约斯等人,2018)。1986年,查尔斯·赫尔首次提出这个概念并在美国亮相,之后许多关于增材制造的研究不断发展(苏德等人,2010)。这项技术能添加材料,制造出几何精度很高的产品,同时还能减少材料浪费(利维等人,2003)。和传统工艺的减材制造比起来,它不仅节省资源,还可能实现材料的充分利用。这种高效、环保的特点,完全符合当今节能节约的发展模式。
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3D打印发展初期,由于技术不完善、成本高,进展非常缓慢。不过经过人们的不断研究,近年来,3D打印技术在设备、软件和制作工艺等方面有了很大突破,相关设备和材料的价格也趋于正常。如今它在医学、生产制造、建筑等行业都有广泛应用(华等人,2017)。随着人们对生活品质要求越来越高,消费者对这种集一体化、轻量化、个性化于一身的技术产品的质量要求也越来越高,这就需要对打印设备和打印耗材进行更深入、更高要求的研究(法拉哈尼等人,2016)。
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光固化3D打印技术兴起,对工业生产有很大促进,也方便了人们的日常生活(李、麦等人,2015)。它基于三维模型,通过逐层添加材料来直接打印实体模型。这种技术不用制作模具就能打印出形状、外观多样且高精度、个性化的部件(诺尔斯等人,2007),大大简化了产品生产工艺。它在日常生活和尖端研发等领域都有广泛应用,在艺术造型、制造业(向等人,2017),尤其是医学建模(斯科拉等人,2016)和建筑建模方面有很大潜力。
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光固化激光扫描技术(SLA)从3D打印技术问世起就一直是3D打印技术中备受关注且重要的技术之一。经过十几年的研究,它在设备、软件和制作工艺等方面逐渐成熟。随之而来的是人们对其所用材料的需求和要求不断增加,而光敏树脂就是它最关键的材料(博雷洛等人,2018)。目前,光固化成型技术除了SLA激光扫描和DLP数字投影技术外,最近又出现了一种利用LCD作为光源的新方式(严·洪恩等人,2018)。本文实验中会研究并使用LCD打印机所需的光敏树脂。 

2025-01-04 17:51:43