什么是3D打印以及3D打印如何工作?

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什么是3D打印以及3D打印如何工作?

2024-07-10 02:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

3D打印历史

3D打印技术出现在1990年代中期,是使用光固化和纸张层压的最新快速原型制作设备。 它的作用与普通打印相同。 打印机包含液体或粉末“打印材料”。

连接到计算机后,“打印材料”在计算机的控制下逐层叠加,最后,计算机上的蓝图变成一个物理对象。

这种打印技术称为3D快速打印。 现在, 定制和专业的3D打印服务 已在世界各地的各个行业中广泛使用。

1986年,查尔斯·赫尔(Charles Hull)开发了第一台商用3D打印机。麻省理工学院在1993年获得了3D打印技术的专利。1995年,美国ZCorp公司获得了麻省理工学院的独家授权,并开发了3D打印机。2005年,ZCorp成功开发了第一台高清彩色510D打印机Spectrum Z3。2010年3月,Urbee,世界上第一辆由XNUMXD打印机打印的汽车。6年2011月3日,发布了全球首款XNUMXD打印比基尼。2011年3月,英国研究人员开发了世界上第一台XNUMXD巧克力打印机。2011年3月,南安普敦大学的工程师开发了世界上第一架XNUMXD打印飞机。2012年3月,苏格兰科学家首次使用人体细胞通过XNUMXD打印机打印人造肝脏组织。2013年3月,位于德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司SolidConcepts设计并制造了XNUMXD打印金属手枪。3D打印如何工作?1. 3D打印原理

3D打印的工作原理与传统打印机相同。 只是3D打印不会喷射墨水,而是喷射液体或粉末之类的材料。

利用光固化和纸张堆叠技术的快速成型设备通过计算机控制将打印材料逐层叠加,最终成为现实。

3d打印原理JITA 1-什么是3d打印,它如何工作?

3D打印原理

2. 3D打印过程

3D打印的过程是什么? 3d打印过程步骤通常包括以下主要步骤:建模,切片,打印和后处理。

3d打印过程步骤-什么是3d打印以及它如何工作?

3d打印过程步骤

3D建模

一般来说,3D建模是通过三维生产软件从三维虚拟空间中使用三维数据构建模型。 标准的3D建模方法如下:

A.直接下载3D模型

互联网上有许多具有3D模型的网站,并且它们具有许多类型和数量的3D模型。 您可以下载各种3D模型,基本上,它们可以用于直接3D快速打印。

B.通过3D扫描仪进行逆向工程建模

3D扫描仪的逆向工程建模是通过扫描仪扫描真实对象以获得三维数据,然后对其进行处理和修复。

它可以准确地描述一系列三维结构的坐标数据,并将数据导入3D软件中,以完全恢复对象的3D模型。

3D打印建模-什么是3D打印以及它如何工作?

C.使用3D建模软件进行建模

当前,市场上有很多3D建模软件,例如3DMax,Maya,CAD等。可用于3D建模的软件,一些3D打印机制造商也提供3D建模软件。

机械设计软件:UG,Pro / E,CATIA,SOLIDWORKS等都可以直接受支持。工业设计软件:Rhino,Alias等。CG设计软件:3DMAX,MAYA,Zbrush等,不能直接使用,但可以将OBJ文件转换为STL文件。Autodesk 123D是免费的3D CAD软件。123D Catch将普通照片转换为3D模型ZEdit Pro大大简化了产品设计和其他3D快速打印工作。3-MATIC软件直接修改,扫描和CAD数据STL3D打印切片

什么是3D打印切片? 3D切片将3D模型切成碎片,设计打印路径(填充密度,角度,外壳等),并以.gcode格式存储切片的文件。

3D打印机可以直接读取和使用的文件格式。 然后,通过3D打印机控制软件,将.gcode文件发送到打印机,并控制3D打印机的参数以完成打印。 它的作用是与3D打印机通信。

3D打印切片-什么是3D打印以及它如何工作?

3D打印

启动3D打印机,通过数据线,SD卡等将STL文件传输到3D打印机,然后将Gcode文件移动到3D打印机。 同时,加载3D打印材料,调试打印平台,设置打印参数,然后打印机开始工作。

它将被逐层印刷,并用特殊的胶水粘合各层,并根据横截面固定图案,最后一层将被叠加。 最后,经过分层印刷,逐层粘合和逐层堆叠之后,完整的物品将出现在我们眼前。

3D打印后处理

使用专业3d打印服务制造的组件通常需要一定程度的后期处理。 3D打印过程中的这一关键步骤称为后处理。

简而言之,3D打印中的后处理是指需要在已打印部件上执行的任何操作或任务,或用于进一步增强对象的任何技术。

后处理3D打印组件的主要选项包括去除支撑结构或多余的材料,抛光,着色或上漆以及固化。

答:删除支撑结构或多余的材料。 3D打印机完成工作后,取出对象并进行后处理。

例如,当打印一些悬挂结构时,需要抬起支撑结构,然后可以发布损坏系统的上部。 因此,需要删除此部分的额外支持以进行后处理。

移除支撑结构或多余的材料-什么是3D打印,它如何工作?

B.抛光 有时,3D打印项目的表面会很粗糙(例如SLS 3d钢印刷),需要抛光。 抛光方法是混凝土抛光和化学抛光。

常用的三种技术是砂磨,砂磨,喷砂和蒸气平滑。

3D抛光后期处理-什么是3d打印,它如何工作?

3D打印抛光

C.着色或绘画,除3DP打印技术外,还可以实现彩色3D打印。 其他人通常只能打印一种颜色。

有时需要对打印对象进行着色,例如ABS塑料,光敏树脂,尼龙,金属等。不同的材料需要使用其他颜料。

其他处理 3DP印刷粉末材料工艺完成后,需要采取一些后续的处理措施以增强模具的成型强度并延长存储时间,主要包括静置,强制固化,除粉,涂覆等。

印刷过程完成后,已印刷的模具需要放置一段时间。 所形成的粉末和粘合剂通过交联反应,分子间力等而完全固化,特别是对于主要成分与石膏或水泥粉末而言。

D.三鼎

成型的第一个条件是粉末和水之间的硬化以及粘合剂零件的强化效果。 一定时期对最终成型效果有重要影响。

当模具具有初步硬度时,可以根据加热,真空干燥和紫外线照射等不同类别进一步采取措施来增强力。

完成该过程后,所准备的模具具有很强的硬度,并且需要清除表面上的其他粉末。 用刷子将其周围的大部分粉末清除。

可以通过机械振动,微波振动和风向不同的方向除去残留的较少粉末。 还已经报道了将模具浸入特定的溶剂中,该溶剂可以溶解散布的粉末,但是不能溶解固化的模具。 可以达到去除多余粉末的目的

E.固化或硬化

用于脱模打磨后的模具。 尤其是由石膏基,陶瓷基和其他吸水材料制成的模具。 还必须考虑对其进行长期保存。

标准方法是在模具的外部涂一层防水固化粘合剂,以增加其强度并防止其因吸水而变弱。

或将模具浸入保护性聚合物中,例如环氧树脂,氰基丙烯酸酯,熔融石蜡等。最终模具可以防水,耐用,美观且不易变形。

3D打印后处理通过缩放比例的UV固化灯固化-什么是3d打印,它如何工作?

3D打印后处理–通过UV固化灯进行固化

3D打印类型

有哪些类型的3d打印? 当前市场上的3D打印原型类型包括FDM融合层压成型技术,SLA立体光刻3d打印技术,SLS选定区域激光烧结3d打印技术和DLP激光成型技术。

SLA 3d打印和SLS 3d打印零件是最早且使用最广泛的技术,约占所有快速原型制作的70%。

1. SLS 3d打印

选择性激光烧结(SLS)是一种增材制造技术,该技术使用激光作为动力来烧结粉末,并将其粘合在一起以形成实体结构。

与立体光刻(SLA)不同,SLS 3d快速原型制作服务不需要支撑结构,因为所构造的零件始终都被未烧结的粉末包围。 这允许构建与要构建的3D数据匹配的复杂几何图形。

选择性激光烧结SLS 3d打印-什么是3d打印,它如何工作?

选择性激光烧结-SLS 3D打印

选择性激光烧结3d打印的一个优点是,它可以用尼龙和橡胶材料生产零件,并且组件比SLA 3d快速印刷更具挑战性。

SLS 3D打印技术的优势:

SLS快速成型零件 具有优异的各向同性机械性能不需要支撑结构。 它不需要支撑结构。 层压过程中的悬浮层可以直接由未烧结粉末支撑,这应该是SLS印刷的最大优势之一。SLS 3d打印材料利用率高。 因为不需要支持并且不需要添加基础,所以它是几种3D打印技术中最常见的材料利用率。 价格相对较低,但比SLA贵。

SLS 3D打印技术的缺点:

目前,只有工业SLS系统才能被广泛使用,因此交付时间比其他3D打印技术(例如FDM和SLA)更长。SLS无法准确打印大平面和小孔,因为它们容易变形和过度加工SLS印刷零件的表面粗糙。2. SLA 3d打印

立体光刻(SLA)3d打印是一种增材制造工艺,该工艺使用一桶液态的紫外线可固化光敏树脂和紫外线激光逐层构建零件。

它可以用于各种目的,包括1:1模型和比例模型。 它也可以用作下游工艺(例如真空铸造)中的母版。

立体光刻SLA SLA 3d打印-什么是3d打印,它如何工作?

立体光刻(SLA)-SLA 3D打印

SLA印刷的优点:

SLA印刷服务可以生产具有非常高的尺寸精度和复杂细节的零件。SLA模型的表面光洁度很高。SLA快速原型制作可以使用独特的材料,例如透明,柔性,浇铸树脂等。打印完成时间短。

SLA印刷的缺点:

SLA原型制作组件 通常很脆弱,不适合功能性应用。3.DMLS 3D金属印刷

直接金属激光烧结(DMLS)是一种增材制造技术,该技术使用激光作为动力来烧结金属粉末,将材料粘合在一起以形成实体结构。

直接金属激光烧结DMLS DMLS 3D打印-什么是3d打印,它如何工作?

直接金属激光烧结(DMLS)-DMLS 3D打印

DMLS打印服务的优势:

DMLS原型可以打印任何复杂的结构,包括空心设计等。DMLS 3d金属印刷的材料利用率高,未烧结粉末可重复利用,材料浪费少。

DMLS技术的缺点:

DMLS Metal 3D打印机价格昂贵。误差和准确性通常低于CNC加工。无法制造大型零件4. FDM 3d打印

FDM 3D打印技术,是熔融沉积建模的缩写。 运行在FDM技术上的3D打印机加热并挤出热塑性材料的细丝,以从底部逐层构建零件。

熔融沉积建模FDM FDM 3d打印-什么是3d打印,它如何工作?

熔融沉积建模(FDM)-FDM 3D打印

FDM 3d打印的优势:

FDM打印服务是生产定制热塑性零件和原型的最具成本效益的方式。由于FDM打印技术的高可用性,FDM的交付周期非常简洁(与第二天的交付速度一样快)。有多种热塑性材料可供选择,适用于原型设计和某些非商业功能应用。 成型速度快,后处理简单

FDM 3d打印的缺点:

表面比较粗糙。 单色打印不能同时混合多色打印。与其他3D打印技术相比,FDM具有最低的尺寸精度和分辨率,因此不适合具有复杂细节的零件。为什么需要3D打印?

3D打印是新兴的快速原型技术,在制造领域正在迅速发展。 与传统制造业相比,它具有明显的优势。

它已成为制造现代模型,模具和零件的有效方法。

用于组织变革的3D打印原型至关重要,因为它可以成为产品创新竞争中的强大武器-以低成本获得战略要素(例如产品开发周期)并缩短设计到产品交付周期的能力,从而减少了库存和对特殊产品的投资设备。

从经济学的角度来看,3D打印降低了开发的交易成本并打破了经济规模效应的约束;基于供应链的愿景,3D打印特别适用于敏捷的供应链,因为它不受输出限制,并且可以提供快速响应能力。 但是,3D塑料打印的深远影响是改变供应链结构的可能性。1. 3D打印的优缺点3D打印的优点:可用于制造复杂产品而无需增加成本可用于生产多样化产品而无需增加成本无限的设计空间无需集成即可打印零件,降低​​生产成本减少新产品的开发周期实现独特的设计并改进产品灵活的生产模式将改变一些商业模式。3D打印的缺点:

尽管高端工业印刷可以实现塑料印刷,特别是金属印刷或陶瓷印刷,但是无法印刷的材料相对昂贵且稀缺。

打印机尚未达到成熟水平,无法支持每天遇到的各种材料。

2. 3D打印的好处3D打印对企业的好处:快速更换零件;它可以按需进行小批量生产,从而减少了对大量库存和昂贵仓储的需求。3D打印对社会的好处: 打破传统的工业样品生产,促进经济发展推动个性化定制创新教育激发兴趣。3D打印材料指南1.您可以3D打印哪些材料?

3d快速打印服务有很多不同的材料。 它们的不同之处在于使用可用材料在单独的图层中创建零件的方式。

3d快速打印的常用材料是尼龙玻璃纤维,耐用尼龙材料,石膏材料,铝材料,钛合金,不锈钢,镀银,镀金,橡胶材料。

2. 3D打印材料清单3D列印 材料物理性质FDMABS正确的强度和耐温性; 更容易翘曲PLA冲击强度低TPU难以准确打印PA高冲击强度和机械PEI出色的防火性能PETG优质的自动和安全食品SLA类ABS树脂表面光滑,冲击强度低透明的PC状树脂增加透明度和出色的机械性能橡胶状树脂尺寸精度低SLSPA11高弹性PA12优良的机械性能和耐化学性; 粗糙的表面生长因子高刚度和耐磨性; 耐高温射频高刚度和耐磨性DMLS铝合金优异的机械和热性能; 导电性好不锈钢高硬度和耐磨性; 良好的延展性和可焊性钛合金优异的耐腐蚀性; 低热膨胀贵金属耐高温和耐腐蚀; 机械性好铬镍铁合金它们被广泛用于珠宝行业。

3D打印材料比较

3. 3D打印材料成本

除了要使用多少材料之外,您的3D打印成本还将取决于您选择的3D打印材料类型。 大多数3D打印材料可以归为以下四种之一:热塑性塑料,光敏聚合物,聚合物和金属。

成本将根据具体材料和制造商而有所不同,但是在大多数情况下,以下估算值是您可以期望每种材料成本的估算值。

3D列印材料材料费用单位FDMABS$ 30-$ 410KGPLATPUPAPEIPETGSLA类ABS树脂$ 60-$ 520KG透明的PC状树脂橡胶状树脂SLSPA11$ 50-$ 100KGPA12生长因子射频DMLS铝合金$ 360-$ 600KG不锈钢钛合金贵金属铬镍铁合金3D打印要多少钱? 1. 3D打印成本

3D打印昂贵吗? 这可能是您正在考虑的问题。 通常,有多种类型的3D打印技术。 这些技术具有不同的原理,但是其他3D打印技术使用不同的材料,价格也相差很大。

以最便宜的打印材料为例,以下是各种打印技术的最低成本参考。

FDM 3D打印:从$ 2开始SLA 3D打印:2美元起SLS 3D打印:5美元起DMLS 3D打印:30美元起2.如何计算3D打印成本

3D打印成本对于3D打印业务而言是巨大的。 但是如何计算3D打印成本? 由于使用各种参数的计算方法不同,因此必须选择适当的计算方法并计算有竞争力的价格。

让我们看一些常用的计算方法:

每克3D打印成本

计算每克3D打印成本。 不同的材料有不同的价格。 相同的材料将具有出色且糟糕的准确性,因此即使材料相同,价格也将有所不同。

通过3D软件打开3D工程图以计算3D模型的权重,然后将其乘以材料的成本即可得出最终的3D打印价格。 通常,金属必须比塑料贵。

每小时3D打印成本

计算3D打印成本的另一个关键方法是打印时间。 也就是说,您需要每小时支付一定的费用才能使用3Dprinter。 不同 3D打印公司 将设置其每小时费用。

例如,如果一家公司为2,000D打印机技术或预期寿命为3个打印小时的设备支付了2,000美元,则其每小时成本约为1美元。

3D打印应用

3D打印的用途是什么?3D打印应用程序涵盖了多种形式的技术和材料。 您几乎可以想到的所有行业都可以使用3D打印,例如快速成型,医学,建筑,外科,制造业,太空,医疗保健,食品等。

用于医学的3D打印

3D打印服务被广泛用于制造各种医疗仪器,外部假体和植入设备。 3D打印使制造高剂量,速溶药丸成为可能,从而使医生能够自定义和完全控制药物的输送速度和强度。

医学中使用的3D打印-什么是3D打印,它如何工作?

建筑中使用的3D打印

3D打印服务用于为建筑师快速,经济高效地创建复杂,准确和耐用的比例模型。

建筑中使用的3d打印-什么是3d打印及其工作原理?

3D打印架构

手术中使用的3D打印

使用3D技术在数小时或数十小时内设计人体体外骨骼,包括连接管道,电气设备和医疗配件,类似地,医疗骨骼物理设备可以帮助进行物理治疗或康复。

手术中使用的3D打印-什么是3D打印,它如何工作?

用于制造业的3D打印

3D打印服务广泛用于快速原型制造,快速设计和用于产品开发的小批量生产

制造业中使用的3d打印-什么是3d打印及其工作方式?

3d医疗保健印刷

3D打印服务还可用于医疗保健中,以开发骨骼,器官和血管的新特定复制品。

特别是,定制医疗设备是与3D打印特性非常兼容的领域。 目前,它在牙科,骨科植入物和康复矫形器中具有良好的前景。

医疗保健3中的2d打印-什么是3d打印,它如何工作?

食品中的3D打印

3D快速打印服务广泛用于食品中,以制造用于食品展示和食品外观的多个模具和样品。

食品中的3D打印-什么是3D打印,它如何工作?



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