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首饰行业应用较广泛、成熟的3D打印工艺及其原理与材料有哪些?

日期: 2020-04-17
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3D打印技术作为一个新兴技术逐渐流行并正在不同程度地影响我们的生活。如今3D打印的应用领域越来越广泛,在生物、食品医疗、建筑、珠宝、鞋类、工业设计、航空航天等许多领域都可以看见3D打印的身影。既有 3D 打印的飞机、汽车,也有 3D 打印的首饰、巧克力,甚至已经出现了 3D 打印的房子以及具有活性的组织。技术的不断突破让其应用具有更多可能性。

首饰行业应用较广泛、成熟的3D打印工艺及其原理与材料有哪些?

3D打印技术不同于传统的制造方式,传统制造是“减材制造”:从整体中去除不需要的部分,而3D打印技术是“增材制造”,即使用金属或塑料等可以黏合的材料,根据计算机数字模型,通过逐层增加材料的方式来构成物体的技术。根据打印机原理和打印材料的不同,3D打印在首饰成型中作用为两种:一种是辅助成型,另一种是直接成型。辅助成型的设备用一些廉价材料直接打印首饰作展示,或印出蜡模用于后期金属浇铸,而直接成型的打印机可直接打印出金属实体。

目前,随着 3D 打印技术的高速发展,在各应用领域已经开发出近 20 种不同的打印技术,那么首饰行业应用较广泛、成熟的3D打印工艺及其原理与材料有哪些?

1.立体光固化成型(SLA)

工作原理:在盛满液体光敏树脂的容器中,液态光敏树脂在紫外激光束的照射下发生聚合反应,快速固化成想要的形状。

材料特点:乳白色质感好,强度佳,容易打磨、电镀、喷漆上色。但韧性相对小,小而薄的材料容易脆断性断裂。

2.熔融沉积成型(FDM)

工作原理:将丝状材料加热融化,根据所要打印的物体的轮廓信息,将材料有选择地涂在工作台上,快速冷却,形成一层截面,然后一直重复以上过程,直至形成整个实体的造型。这种打印方式也是现在最常用的成型法。

材料特点:表面打印层痕比较明显、粗糙。但强度好、任性好、防撞性高、抗溶济力强、耐久性稳定。

3.选择性激光烧结(SLS)

工作原理:粉末颗粒存储在左侧的供料仓内,此时激光束扫描系统在粉层上进行选择性扫描,被扫描到的粉末颗粒会由于激光焦点的高温而烧结在一起,而生成具有一定厚度的实体薄片,未扫描的区域仍然保持原来的松散粉末状;一层烧结完成后,然后再开始新一层的烧结,此时层与层之间也同时烧结在一起;如此反复,直至烧结完所有层面。移除并回收未被烧结的粉末,即可取出打印好的实体模型。

材料特点:耐磨、高强度和刚度、耐化学性、长期不变、符合欧盟塑料指令批准用于食品接触,表面相对粗糙。

4三维印刷成型(3DP)

工作原理:3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。

材料特点:可以多种材料(包括软胶、透明材料)混合一次性成型,软硬度可以随意选择控制,甚至可以同时全彩色3D打印材料。

3D打印技术和珠宝首饰相结合,创造出首饰形式设计上的更多可能,引发我们对首饰设计的无限想象。

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