3D激光打印系统中的硬件控制——基于LabVIEW实现文献综述

 2022-11-03 21:48:39
  1. 文献综述(或调研报告):

关于跨尺度3D打印技术的研究进展

3D打印技术,又称“增材制造”技术或“快速成型”技术。它于上世纪80年代诞生,是一种将计算机建模的三维数据转变为现实世界中真是物体的技术。由于它的出现,传统制造业发生了颠覆性的变革,已成为引领未来全球制造业发展的新趋势。其主要通过计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM),对目标产品进行三维建模并分层切片、填充,最终整体成型。

1.3D打印及其实现方式

目前,主流的3D打印实现方式大致可分为:基于光聚合原理的立体光刻成型技术(SLA)、数字光处理技术(DLP);挤压式的熔融沉积成型技术(FDM);层压式的分层实体制造技术(LOM);对颗粒状金属加工的选择性激光烧结成型技术(SLS)、电子束熔化成型技术(EBM)等。1

对于3D打印,其核心的制造原理过程均是先由计算机进行三维建模(常用三维软件:CAD、Solidworks、UG等,或使用三维扫描建立模型),后将三维数据存储为STL文件,再根据产品所需力学特性进行分层和路径规划,后选择不同的方式和材料进行打印。

以下简单介绍两种不同的打印技术:

熔融沉积成型技术在上世纪80年代由Scott Crump发明。它主要包括三维建模、数据处理、加热材料、熔积成型以及后处理。具体是选择将材料经高温熔融后变成液态,后通过挤压器将材料喷出,这些材料迅速固化成很小的球状颗粒,通过计算机模拟的空间排列组合,最终得到需要的产品。这项技术生产高效,便捷且价格成本低廉,现在常用于打印一些对强度要求不高的塑料模型等创意作品,是创客们的最爱。

飞秒激光直写技术,诞生于20世纪90年代初,这是一项将计算机产生的图形数据与精密加工技术结合起来的3D打印技术,它在微纳器件的加工中有巨大的优越性和实用性。其主要是由计算机控制高精度平台的移动,利用聚焦的激光光束在光刻胶上直接曝光写出所设计的任意图形,经显影后在胶层产生所需图形的线条,后经沉积、刻蚀等技术将图形转移到基片上。6

上述两种打印技术虽然在使用材料、应用层面等均没有什么可比性,但从两者生产出的成品大小和精度可以看出一个3D打印技术中普遍存在的问题,打印速度与打印精度不可兼容。

2.3D打印技术的主要应用领域和发展前景

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