什么是3D 打印? 向你展示它是如何工作的，它是做什么的，它是如何工作的

3D打印的概念是由大衛·瓊斯(David E.H. Jones)在1974年提出的。然而，直到20世紀80年代初rapid manufacturing companies，制造模型的方法和材料才被開發出來。

“3D 打印”一詞涵蓋了多種工藝和技術，為生產方式不同材料的零件和產品設計提供了廣泛的能力。近年來，這些傳統工藝得到了一個顯著經濟發展，現在我們可以在許多企業應用中發揮關鍵因素作用。

本文旨在解釋3D打印的不同類型和過程，它們是如何工作的，以及它們在當前市場上的用途和優勢。 讓我們從一個非常基本的問題開始。

什么是 3D 打印?

圖示三維打印機如何逐層打印三維物體

3D打印也稱為增材制造，是一種從3D數字模型或CAD模型制造物理對象的過程。它涉及各種計算機控制技術，在這些技術中，材料被連接或固化以建造實際的物體。

通常，材料(例如進行融合發展在一起的粉末以及顆粒或液體通過分子)以毫米級逐層添加。這就是我們為什么 3D 打印也被稱為增材制造技術工藝的原因。

在20世紀90年代，3D打印技術被稱為快速原型。 它們只適用於制作美觀或功能性原型rapid cnc prototyping。 從那以後我們走過了很長的路。

今天的3 d 打印技術已經足夠先進，可以創建複雜的結構和 Unicode幾何圖形列表，否則就不可能手工制作。

3D打印的精度、材料范圍和可重複性已經提高到我們幾乎可以制造任何東西的程度，從簡單的原型到複雜的最終產品，如環保建築、飛機零件、醫療器械，甚至是使用多層材料的人造器官。 人類細胞。

它是如何工作的?

所有 3D 打印信息技術都基於企業相同的原理：3D 打印機將數字經濟模型(作為一個輸入)通過逐層添加不同材料可以將其變成物理的 3D 對象。

它與傳統的制造工藝(如注塑和數控加工)有很大的不同，傳統的制造工藝使用各種刀具從實心塊中構建所需的結構。 然而，3D打印不需要切割工具：對象直接在構建的平台上制造。

這個過程從一個數字3D 模型(物體的藍圖)開始。軟件(打印機專用)將3D 模型切割成薄的二維圖層。然後將它們轉換成一組機器語言指令，供打印機執行。

根據打印機的類型和對象的大小，打印需要幾個小時才能完成。印刷物體通常需要後處理(例如拋光、上漆、噴漆或其他類型的常規精整)來實現最佳的表面光潔度，這需要額外的時間和勞動。

不同企業類型的 3D 打印機采用各種不同的技術，以不同的方式進行處理方法不同的材料rapid 3d printing。就材料和應用發展而言，3D 打印的最基本限制可能是由於沒有一刀切的解決中國方案。

3D 打印的類型/工藝

根據ISO/ASTM 52900標准，所有3D打印過程可分為七組。 每種方法都有利弊，通常涉及成本、速度、材料特性和幾何限制等方面。

1. 還原光聚合

圖示: 激光器(a)選擇性地照亮充滿液體光致聚合物樹脂的容器(b)的透明底部(c)。升降平台(e)逐漸拉起固化樹脂(d)。

基於甕光聚合的3D打印機有一個容器，裏面裝滿了光聚合物樹脂，通過紫外光源硬化制成物體。三種最常見的縮減形式是

1a) 立體光刻 (SLA)：SLA 於1984年發明，它使用紫外激光使化學單體和低聚物交聯，形成一個構成三維立體主體的聚合物。雖然我們這個發展過程學生很快並且企業可以有效構建研究幾乎沒有任何組織結構，但它也有可能很昂貴。

1B數字光處理(DLP)：它使用傳統的光源，例如弧光燈(而不是激光)。 將物體的每一層投影到液體樹脂桶上，隨著升降平台的上下移動，樹脂逐層固化。

連續液體界面生產(剪輯) : 它類似於立體光刻，但是是連續的，可以達到100倍的速度。夾子可以制造出其他技術無法制造的具有光滑邊緣的橡膠和柔韌性的物體。

2. 材料擠壓

圖示擠壓:噴嘴(1)將材料(2)沉積在建築平台(3)上

在此發展過程中，將一根固體熱塑性材料的細絲推過加熱的噴嘴，該噴嘴將材料熔化並沿預定路徑研究將其沉積在構建平台上。這種教學材料以及最終通過冷卻並凝固，形成自己一個具有三維物體。在這個工作過程管理中最常用的技術分析如下所示：

2a熔融沉積成型(FDM)：它使用熱塑性材料的連續長絲，如尼龍、熱塑性聚氨酯或聚乳酸。

機器人鑄造: 當噴嘴在施工平台上移動時，從一個小噴嘴中擠出一種糊狀物質。該工藝不同於 fdm，因為它不依賴於材料的幹燥或固化，以保持其形狀擠出後。

3. 片材層壓

一些打印機使用紙張和塑料作為建築材料，以降低打印成本。在該技術中，多層粘性塑料、紙或金屬層壓板依次連接在一起，並通過激光切割機或切割器切割成型。

層分辨率分析可以由材料進行原料定義。通常它的范圍在一張到幾張複印紙之間。該工藝可用於生產制造一個大型企業零件，但最終實現產品的尺寸計算精度將遠低於立體光刻技術。

4. 定向能量沉積

定向能量沉積技術通常用於高科技金屬工業和快速制造應用中。 打印設備包括固定到多軸機器人臂的噴嘴。 噴嘴將金屬粉末沉積在構建平台上，然後通過激光、等離子體或電子束熔化以形成固體物體。

這種類型的3D 打印支持多種金屬、功能梯度材料和複合材料，包括鋁、不鏽鋼和鈦。它不僅可以構造新的金屬零件，而且還可以將材料附加到現有零件上，用於混合制造應用。

5. 材料噴射

通過注料工藝印刷的注料零件

材料進行噴射的操作管理方式與噴墨紙打印機類似。在這個發展過程中，感光材料主要通過這樣一個小直徑的噴嘴被塗成液滴，然後用紫外線硬化，一層一層地構建提供一個重要部分。

該技術中使用的材料是熱固性光聚合物(丙烯酸樹脂)。 還提供了各種材料印刷和各種材料(包括橡膠狀和透明材料)。

由於材料噴射3D 打印建立高精度的零件與光滑的表面光潔度，它是一個有吸引力的選擇創建視覺原型和商業工具。

6. 粘合劑噴射

通過粘合劑噴射印刷在砂岩上印刷的全彩色印刷品

粘合劑噴射系統使用其他兩種不同材料：粉末基材和液體粘合劑。粉末均勻程度分布在構建室中，粘合劑需要通過研究噴嘴施加，將粉末顆粒“粘合”以構建企業所需的物體。

蠟或熱固性聚合物通常與粘結粉末混合以增加其強度。 在3D打印完成之後，收集剩餘粉末以打印另一結構。

這種技術也被稱為注射3D 打印，因為它非常類似於類似的噴墨打印過程。主要用於印刷彈性體零件、懸垂、彩色原型等。

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