新的數據標準的出現,彌補了CAD數據和現代的3D打印技術之間的差距。2013年一款基于可擴展標記語言的增材制造格式標準(additive
manufacturing file format,AMF)被美國材料與試驗協會(American society for testing and materials,ASTM)和國際標準化組織采納為新的3D打印行業標準.對比僅能描述實體輪廓信息的STL格式,AMF標準可根據模型各個頂點法線或切線方向確定曲率的曲面三角形,在切片后還可對曲面三角形進行細分.加之通過空間坐標實現材料成分線性變化的梯度材料,以及顏色元素、微結構、排列方位等高級概念的引入,AMF格式精度大幅提升,數據冗余降低,工藝信息更加全面,文件體積減小,數據讀取速度也有效得到提升.緊隨其后,微軟、Dassault Systemes、FIT AG/netfabb GmbH和Autodesk等行業巨頭,于2015 年聯合發布3D打印文件格式3MF格式文件,可用于CAD 軟件、3D打印的硬件及軟件,該格式文件可用于3D打印的整個過程。
2.2 噴射固化成型
噴射固化成型(PolyJet)技術作為光固化成型技術的一種延伸,由Object Geomatries公司于2007年發布(目前已被Stratasys公司收購).Stratasys最推出基于PolyJet 技術的Objet500 Connex3 3D打印設備支持同一部件多種材料、多種顏色打印.如圖4所示,使用陣列式噴頭,在計算機控制下,噴嘴工作腔內的液態光敏樹脂瞬間形成液滴,在壓力作用下液滴噴射到基底的指定位置,并立即使用紫外線將其固化,薄層聚集在托盤上,形成精確的3D模型或零件,其層分辨率可達16μm,精度可達0.1mm.在懸垂部分或形狀復雜需要支撐的部位,該3D打印設備還可噴射用手或水可輕松除去的凝膠狀支撐材料. PolyJet 3D技術打印彩色多材料的特點,使透明和著色的半透明材料、剛性材料、橡膠類韌性材料以及專業光聚合物材料均可實現打印,在牙科、醫療以及消費產品行業有極廣泛的應用.無獨有偶,美國3D Systems 公司推出的Projet 5500X 3D打印機采用的是與PolyJet技術類似的原理,采用多噴頭打印(multijet printing,MJP)技術.該技術可同時以多個色彩和明暗度(包括不透明、透明、黑色或白色)以及多種灰度進行打印.
2.3 面曝光快速成型
隨著快速成型設備對精度、速度等方面性能要求的提升,以及微光學元件技術的進步,基于掩膜成型工藝的面曝光快速成型技術在近些年得到了快速的發展.其成型原理是:零件的CAD模型經計算機切片處理后,生成可反映零件截面圖形的切層數據,由該文件驅動動態視圖生成器,特定波長的面光源照射動態視圖生成器,經光路系統后,在光敏樹脂表面形成指定的零件截面視圖,可一次性實現整個零件層的固化.當該層零件截面生成后,工作臺下移一個層厚,進行下一零件層的固化,此過程往復進行,直至完成整個零件制作完成.對比激光掃描式光固化成型技術,面曝光快速成型速度快、精度高,設備成本低,工藝簡單. 因此,面曝光快速成型技術在用于微小零件制作的快速成型領域得到了迅速的發展.
在成型精度方面,面曝光成型核心技術之一的數字光處理技術(digital light procession,DLP)對面曝光成型精度起到了決定性作用.據美國德州儀器公司介紹,該公司最新開發的DLP9000分辨率已由之前的1080P(1920×1080)提升至WQXGA(2560×1600),像素遠遠超過400萬,這意味著面曝光成型精度在理論上可實現由目前的40~50μm向更高精度的飛躍.
在打印速度方面,面曝光快速成型方式于2015年初取得了突破性進展,美國一家公司發明了全新的3D打印技術,可實現比目前普通3D打印設備快25~100倍的速度,打印東西如同科幻電影《終結者2》中爬起來的T-1000.該技術被稱作連續液面制(continuous liquid interface production,CLIP)技術,如圖5所示,利用氧可以阻止光敏樹脂固化的特性,通過使池底樹脂溶解氧,如此池底樹脂只能保持液態,產生固化盲區,通過小心控制光與氧作用的平衡,CLIP技術可以使制件在樹脂中連續地“生長”出來.該技術可使用的原料有硅氧樹脂、橡膠、尼龍、陶瓷以及可降解生物材料等,極大地擴大了光固化成型的材料范圍。
更多SLA三維打印介紹，請閱讀光固化快速成型技術的進展及應用（三）；
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