1. 介绍
3D打印, 也称为增材制造, 通过实现快速原型制作，彻底改变了现代生产, 定制, 和具有成本效益的制造业.
与传统的减法制造不同, 从实心块中去除材料, 3D打印构造对象根据数字模型逐图一层.
最初用于原型制作, 它现在已扩展到大型工业应用, 从航空航天到医疗保健.
本文探讨了3D打印的基本原理, 关键技术, 材料选择, 行业应用, 优势, 挑战, 以及未来塑造这种变革性技术的创新.
2. 3D打印的基本面
3D打印, 也称为增材制造, 已经改变了产品的设计方式, 原型, 并制造.
与传统的减法制造不同, 从实心块中除去材料的地方, 3D打印基于数字模型逐图构建对象.
这种方法使复杂的几何形状, 减少物质浪费, 并允许按需生产.
什么是3D打印?
3D打印是 增材制造过程 通过连续添加材料，从数字设计创建物理对象.
该过程由计算机控制的机器指导，该机器遵循从 3D模型.
3D打印的基本工作流程
3D打印的过程遵循标准化的工作流程:
- 3D建模 - 该对象是使用的 卡德 (计算机辅助设计) 软件.
- 切片 - 使用切片软件将模型转换为层和说明.
- 印刷 - 3D打印机遵循构建对象的说明.
- 后处理 - 印刷对象进行清洁, 养护, 或完成治疗.
3. 3D打印中的核心技术
3D打印技术已经显着发展, 为各种行业提供多种解决方案.
每种方法的精度都具有不同的优势, 物质兼容性, 生产速度, 和应用程序范围.
最广泛使用的技术包括 熔融沉积建模 (频分复用), 立体光刻 (SLA), 选择性激光烧结 (SLS),
直接金属激光烧结 (DML) / 电子束熔化 (EBM), 活页夹喷射, 和 物料喷射.
熔融沉积建模 (频分复用) - 负担得起和通用
过程:
频分复用, 也称为 融合细丝制造 (FFF), 通过加热喷嘴挤出热塑性细丝, 一层沉积材料以创建一个对象.
打印机根据切片数字模型移动, 逐渐建立结构.
关键功能:
- 常见材料: PLA, ABS, Petg, 尼龙, 热塑性聚氨酯
- 解决: 50–400微米
- 优势: 低成本, 方便使用的, 快速原型制作
- 限制: 可见的层线, 有限的表面质量, 与工业方法相比，强度较低
行业洞察力:
根据市场分析, FDM帐户结束 50% 桌面3D打印应用程序, 使其成为全球最广泛使用的技术.
立体光刻 (SLA) - 高分辨率树脂印刷
过程:
SLA雇用AN 紫外线 (紫外线) 激光 凝固液体树脂, 形成精确的层. 激光选择性治疗光聚合物, 逐渐塑造最终对象.
关键功能:
- 常见材料: 标准树脂, 坚硬的树脂, 牙齿树脂
- 解决: 25–100微米
- 优势: 高精度, 光滑的表面饰面, 细节
- 限制: 需要后处理 (洗涤, 养护), 脆性材料
选择性激光烧结 (SLS) - 坚固耐用的零件
过程:
SLS使用 高功率激光 融合粉状材料, 通常 尼龙或热塑性, 进入实心层.
由于SLS不需要支撑结构, 它可以创建复杂的几何形状.
关键功能:
- 常见材料: 尼龙, 热塑性聚氨酯, 复合粉末
- 解决: 50–120微米
- 优势: 强的, 具有复杂设计的耐用零件, 无需支持结构
- 限制: 昂贵的工业级打印机, 粗糙的表面饰面
行业洞察力:
SLS广泛用于工业应用, 和 尼龙 12 是最常见的印刷材料 高拉伸强度和灵活性.
直接金属激光烧结 (DML) & 电子束熔化 (EBM) - 用于工业应用的金属3D打印
过程:
DML和EBM是金属添加剂制造技术 使用高能源 (激光或电子束) 将金属粉末融合到固体零件中.
主要区别是 DMLS在惰性气体环境中使用激光, 尽管 EBM在真空室中使用电子束.
关键功能:
- 常见材料: 钛, 铝, 不锈钢, 钴粉
- 解决: 20–100微米
- 优势: 高强度金属零件, 优秀的机械性能, 轻量级结构
- 限制: 昂贵的, 缓慢的打印速度, 需要广泛的后处理
行业洞察力:
经过 2030, 这 金属3D打印行业预计将超越 $20 十亿, 由航空航天和医疗进步驱动.
粘合剂喷射 - 快速可扩展的制造
过程:
粘合剂喷射喷雾剂 液体结合剂 在粉末材料层上, 将它们结合在一起.
与SLS或DML不同, 粘合剂喷射不使用激光器, 做 更快，更具成本效益 用于大批量生产.
关键功能:
- 常见材料: 金属, 沙, 陶瓷, 全彩色聚合物
- 解决: 50–200微米
- 优势: 快速生产速度, 多物质功能, 全彩打印
- 限制: 需要后处理 (烧结, 浸润), 机械强度较低
行业洞察力:
粘合剂喷射正在吸引 产生质量的金属零件, 奉献 50–100倍的打印速度比DML快.
材料喷射 - 全彩和多物质印刷
过程:
材料喷射沉积物的液滴光聚合物, 然后使用紫外线将其逐层固化.
这允许具有多种颜色和材料组合的高分辨率打印.
关键功能:
- 常见材料: 光聚合物, 蜡, 陶瓷
- 解决: 16–50微米
- 优势: 高精度, 全色功能, 光滑的表面
- 限制: 昂贵的, 脆性材料, 力量有限
行业洞察力:
材料喷射启用 多余的印刷 500,000 颜色变化, 使其成为领先的选择 高端产品原型制作.
4. 3D打印中使用的材料
材料的选择是3D打印的关键因素, 影响机械性能, 耐用性, 成本, 印刷零件的应用范围.
广泛, 3D打印材料可以分为聚合物, 金属, 陶瓷, 和复合材料.
每个类别都有独特的特征，使其适合特定应用.
4.1 聚合物 - 多功能和成本效益
聚合物是3D打印中最常用的材料，因为它们的负担能力, 易于处理, 和广泛的应用范围. 这些材料可在 灯丝, 树脂, 或粉末形式, 取决于3D打印过程.
热塑性塑料 (频分复用, SLS)
热塑料加热时会变软并在冷却时凝固, 使它们适合 熔融沉积建模 (频分复用) 和 选择性激光烧结 (SLS).
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| PLA (聚乳酸) | 可生物降解, 易于印刷, 低翘曲 | 原型, 业余爱好者模型 |
| ABS (丙烯腈丁二烯苯乙烯) | 艰难的, 抗击力, 耐热 | 汽车零件, 消费品 |
| Petg (聚对苯二甲酸乙二醇) | 强的, 耐化学, 食品安全 | 医疗设备, 水瓶 |
| 尼龙 (聚酰胺) | 灵活的, 耐磨, 耐用的 | 齿轮, 机械零件 |
光聚合物 (SLA, DLP)
光聚合物是 光敏树脂 用于 立体光刻 (SLA) 和 数字光处理 (DLP) 印刷.
他们提供 高分辨率和光滑的表面饰面, 但是倾向于脆弱.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 标准树脂 | 高细节, 光滑的饰面 | 原型, 雕像 |
| 坚硬的树脂 | 抗击力, 比标准树脂强 | 功能零件 |
| 柔性树脂 | 类似橡胶, 弹性特性 | 可穿戴设备, 握把 |
| 牙齿树脂 | 生物相容性, 精确的 | 牙科对准器, 皇冠 |
高性能聚合物 (窥视, Ultem)
用于 工业和航空航天应用, 高性能聚合物展示 优质的机械和热性能.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 窥视 (聚醚醚酮) | 高温 & 耐化学性, 强的 | 航天, 医疗植入物 |
| Ultem (聚醚酰亚胺 - PEI) | 高力量, 防火 | 飞机室内装饰, 汽车 |
4.2 金属 - 高强度和工业应用
金属3D打印可以创建 复杂的, 高强度零件 对于苛刻的行业，例如航空航天, 医疗的, 和汽车.
这些材料通常用于 直接金属激光烧结 (DML), 电子束熔化 (EBM), 和粘合剂喷射.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 钛 (ti-6al-4V) | 轻的, 强的, 耐腐蚀 | 航天, 医疗植入物 |
| 不锈钢 (316l, 17-4 ph) | 耐用的, 耐磨 | 工业工具, 手术器械 |
铝 (Alsi10mg) |
轻的, 良好的导热率 | 汽车, 电子产品 |
| 钴粉 (库克) | 生物相容性, 高温抗性 | 牙科植入物, 涡轮刀片 |
| 镍合金 (inconel 625, 718) | 耐热和耐腐蚀 | 喷气发动机, 发电厂 |
4.3 陶瓷 - 耐热性
陶瓷材料用于需要的应用 高温阻力, 化学稳定性, 和硬度.
这些材料是使用 活页夹喷射, SLA, 或基于挤出的方法.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 碳化硅 (sic) | 高力量, 耐热 | 航天, 电子产品 |
| 氧化铝 (Al2O3) | 难的, 化学惰性 | 生物医学植入物, 工业组件 |
| 氧化锆 (ZRO2) | 艰难的, 耐磨 | 牙冠, 切割工具 |
4.4 合成的 & 高级材料 - 增强性能
复合材料组合 聚合物, 金属, 或陶瓷带有加固纤维的陶瓷 增强 机械强度, 电导率, 或灵活性.
纤维增强复合材料
碳纤维和玻璃纤维是 嵌入热塑性塑料中 提高力量并减轻体重.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 碳纤维 增强尼龙 | 高强度重量比 | 无人机, 机器人技术, 汽车 |
| 玻璃纤维增强PLA | 死板的, 抗击力 | 结构成分 |
智能和可生物降解的材料
创新 基于生物和自我修复材料 正在扩大3D打印可能性.
| 材料 | 关键属性 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 导电聚合物 | 电导率 | 印刷电子产品, 传感器 |
| 自我修复聚合物 | 修复轻微伤害 | 可穿戴设备, 航空航天组件 |
| 可生物降解的PLA混合物 | 环保, 可堆肥 | 可持续包装, 医疗植入物 |
5. 后处理3D打印
后处理是3D打印的关键步骤，可增强机械性能, 表面质量, 印刷零件的功能.
由于原始的3D打印物体经常显示 层线, 表面粗糙度, 和残留物质, 根据 材料类型, 打印过程, 和预期的申请.
后处理方法的选择取决于诸如 美学要求, 维度的准确性, 结构完整性, 和环境条件 该部分将暴露于.
以下是 全面分析 不同3D打印技术的最常见的后处理技术.
为什么后处理很重要?
- 改善表面饰面 - 降低粗糙度并增强美学.
- 增强机械强度 - 去除微缺陷并增强零件耐用性.
- 优化功能 - 调整诸如灵活性之类的属性, 电导率, 并戴阻力.
- 删除支持 & 残留物质 - 确保该零件没有过多的材料或难看的文物.
- 启用其他治疗 - 允许 绘画, 电镀, 或密封, 取决于应用需求.
通用后处理技术通过打印技术
熔融沉积建模 (频分复用) 后处理
FDM印刷通常有 可见的层线，需要拆除支撑. 最常见的后处理技术包括:
| 技术 | 过程 | 好处 | 挑战 |
|---|---|---|---|
| 支持删除 | 切割或解散支撑结构 (PVA溶解在水中, 臀部溶解在柠檬烯中). | 防止表面损伤. | 需要仔细处理以避免破裂. |
| 打磨 & 抛光 | 使用砂纸 (120–2000砂砾) 使表面平滑. | 增强美学并降低层的可见度. | 耗时, 可以改变维度. |
化学平滑 |
暴露于溶剂蒸气 (丙酮用于ABS, 乙酸乙酯的PLA). | 实现光滑的光洁度, 消除了层线. | 如果暴露过度会削弱零件结构. |
| 绘画 & 涂层 | 启动和涂漆, 透明涂料, 或疏水治疗. | 改善颜色, 耐用性, 和保护. | 需要适当的表面准备. |
立体光刻 (SLA) & 数字光处理 (DLP) 后处理
由于SLA和DLP使用液体树脂, 后处理的重点是 固化和改善脆弱的表面饰面.
| 技术 | 过程 | 好处 | 挑战 |
|---|---|---|---|
| 紫外线固化 | 将印刷品暴露于紫外线以增强树脂. | 提高耐用性. | 需要适当的治疗时间以避免脆弱. |
| 异丙醇 (IPA) 冲洗 | 用IPA清洁多余的未固定树脂 (90%+ 专注). | 确保光滑, 干净的印刷品. | 过度浸泡会导致翘曲. |
| 打磨 & 抛光 | 湿打磨以达到更平滑的表面. | 改善美学和油漆附着力. | 可以删除细节. |
| 透明涂层 & 绘画 | 施加抗紫外线涂料或染料. | 增加颜色和保护. | 可以改变印刷品的透明度. |
行业示例:
在 牙科和医疗应用, SLA打印 手术指南和正畸模型 经历 IPA清洁和紫外线固化 确保生物相容性和机械强度.
选择性激光烧结 (SLS) 后处理
SLS打印是 基于粉末，经常表现出粒状质地. 后处理主要关注 平滑和增强 零件.
| 技术 | 过程 | 好处 | 挑战 |
|---|---|---|---|
| 粉末去除 | 用压缩空气或翻滚以去除多余的粉末. | 确保清洁和实用的零件. | 优质的粉末需要适当的处置. |
| 染色 & 染色 | 在染料浴中浸入零件以均匀颜色. | 美学可增强零件. | 限于深色. |
| 蒸气平滑 | 使用化学蒸气融化和光滑的外层. | 创建半光完成, 提高机械性能. | 需要受控的化学暴露. |
| 珠子喷砂 & 翻滚 | 使用细媒体 (陶瓷制品, 玻璃珠) 平滑表面. | 降低孔隙度并增强效果. | 可能会稍微改变维度. |
行业示例:
耐克和阿迪达斯 使用 制造鞋底的SLS, 在哪里 蒸气平滑和染色 提供柔和的触摸表面和更好 戴阻力.
直接金属激光烧结 (DML) & 电子束熔化 (EBM) 后处理
金属3D打印需要 广泛的后处理 为了实现所需的机械性能和表面饰面.
| 技术 | 过程 | 好处 | 挑战 |
|---|---|---|---|
| 支持删除 (电线EDM, CNC切割) | 使用电气加工切断金属支撑结构 (EDM). | 确保复杂几何形状的精度. | 复杂零件的劳动密集型. |
| 热处理 (退火, 时髦的) | 加热以减轻残余压力并改善韧性. | 增强零件强度, 防止破裂. | 需要受控的热周期. |
| 加工 (CNC, 研磨, 拍打) | 使用CNC铣削或研磨来精炼尺寸. | 达到高精度和光滑的饰面. | 增加处理时间和成本. |
| 电力 | 使用电解过程使表面平滑. | 改善耐腐蚀性, 美学. | 仅在导电金属上工作. |
行业示例:
在 航空航天应用, DMLS生产的喷气发动机钛零件 经历 热等静止 (时髦的) 消除 微孔隙度 并改善 疲劳性抗性.
先进的精加工技术
为了 高性能应用, 采用了其他完成技术:
- 电镀 - 与 镍, 铜, 或黄金 提高电导率和耐腐蚀性.
- 陶瓷涂料 - 增强耐磨性和热保护 金属组件.
- 混合制造 - 结合 3D使用CNC加工打印 用于高精度零件.
6. 3D打印的优点和挑战
本节提供了对 关键优势和挑战 现代行业的3D打印.
3D打印的关键优势
设计自由和定制
与传统制造不同, 依靠霉菌, 切割, 和组装,
3D打印可以使 复杂几何形状的创造 那是 不可能或昂贵的 使用常规方法.
- 大规模定制 - 可以为个人客户量身定制产品而无需额外费用.
- 复杂的几何形状 - 复杂的晶格结构, 内部频道, 和有机形状是可行的.
- 轻量级设计 - 航空航天和汽车行业使用拓扑优化 减轻体重而不牺牲力量.
快速原型制作和更快的生产
传统的原型制作可以采用 几周或几个月, 但 3D打印加速了开发周期 显著地.
- 90% 更快的原型制作 - 一个概念可以来自 设计到功能原型 in 小时或几天.
- 加速创新 - 公司可以快速测试多个设计迭代, 改进 产品开发效率.
- 按需生产 - 消除长供应链, 减少 仓储和库存成本.
减少材料浪费和可持续性
与减法制造不同 (例如。, 数控加工), 它去除材料以塑造物体, 3D打印逐层建立零件, 大大减少浪费.
- 到 90% 减少物质浪费 与传统加工相比.
- 可回收材料 例如基于生物的PLA和再生聚合物增强可持续性.
- 本地生产 减少与全球供应链相关的碳足迹.
低量生产的成本降低
为了 小批量或专业制造业, 3D打印很大 更具成本效益 比传统制造业.
- 没有模具或工具成本 - 适合短期生产和 低需求市场.
- 减少昂贵的加工步骤 - 消除多个制造过程 (铸件, 铣削, 钻孔).
- 初创企业负担得起 & 小型企业 - 降低制造创新的进入障碍.
功能整合 & 减少组装
3D打印启用 零件合并, 允许将多个组件组合成一个 集成设计.
- 降低组件的复杂性 - 更少的零件意味着 减少劳动力和较少的潜在失败点.
- 改善结构完整性 - 消除对螺钉的需求, 焊缝, 或粘合剂.
3D打印的挑战和局限性
材料选择有限
而3D打印已经扩展了塑料以包括金属, 陶瓷, 和复合材料, 这 可打印材料范围仍然有限 与传统制造相比.
- 机械性能 - 许多印刷材料与 力量, 延性, 或耐热性 传统制造的零件.
- 物质成本 - 高性能材料 (例如。, 钛, 窥视, Ultem) 很昂贵.
- 缺乏标准化 - 材料特性不同 打印机型号和制造商.
后处理要求
大多数3D打印零件都需要 其他完成步骤 在它们可用之前.
- 表面平滑 - 许多部分可见 层线 并需要 打磨, 抛光, 或蒸气平滑.
- 热处理 - 金属印刷通常需要 退火或热等静止 (时髦的) 消除内部压力.
- 支撑结构去除 - 许多过程, 例如 SLA, SLS, 和DML, 需要小心 去除多余的材料.
高初始投资成本
虽然成本正在下降, 工业级3D打印机和材料保持昂贵.
- 金属3D打印机 成本 $250,000 到 $1 百万.
- 高端聚合物打印机 (SLA, SLS) 范围从 $50,000 到 $200,000.
- 物质成本 经常 5–10x高 比常规制造材料.
速度和可伸缩性问题
尽管 原型制作很快, 与3D打印的批量生产保持较慢 比注射成型或加工.
- 低打印速度 - 大零件可以服用 几天 打印.
- 有限的可伸缩性 - 印刷 成千上万的零件 仍然 较慢，更昂贵 比传统方法.
- 需要批处理处理 - 提高效率, 多个部分通常一次打印, 使质量控制变得复杂.
7. 跨行业的3D打印的应用
从快速原型到复杂几何形状的质量产生, 3D打印优惠 空前的设计灵活性, 降低成本, 和 物质效率.
它的影响跨越了广泛的部门, 包括制造, 航天, 卫生保健, 汽车, 建造, 还有更多.
制造业 & 原型
快速原型制作
3D打印在制造中最重要的应用之一是 快速原型制作.
传统的原型制作方法, 例如注射成型, 可能需要数周或数月的设置并生产.
相比之下, 3D打印启用 更快的迭代, 原型通常是在 小时或几天, 允许快速测试和设计验证.
- 成本效益: 3D打印消除了对昂贵模具的需求, 工具, 和相关的长期设置时间.
- 定制: 复杂的, 可以生产自定义零件，而无需额外费用或设置.
这在 小批量生产 或创建需要根据特定客户需求量身定制的组件.
工具和最终用途生产
超越原型, 3D打印在 工具 甚至 最终用途零件.
像夹具这样的组件, 固定装置, 并且可以使用3D打印来快速有效地生产模具, 减少生产时间和成本.
- 按需工具 允许在不长较长时间内的设计中进行快速调整.
- 公司越来越多地生产 最终用途零件 用于特定应用, 例如定制的医疗植入物或轻型汽车组件.
航天 & 汽车
航空航天应用
航空航天行业由于能够生产能力而处于采用3D打印的最前沿 轻的, 复杂零件 和 出色的强度与重量比率.
使用的组件 直接金属激光烧结 (DML) 或者 电子束熔化 (EBM) 对于减轻飞机的重量至关重要,
直接有助于 燃油效率 和 节省成本.
- 定制: 3D打印允许定制零件 特定的航空航天应用, 例如针对性能进行优化的涡轮刀片或支架.
- 节省成本: 生产 复杂的几何形状 否则，这将需要多个制造步骤可以大大降低成本.
汽车应用
在汽车领域, 3D打印用于创建 功能原型, 自定义零件, 甚至 生产工具.
随着行业转向更多 可持续的 和 节能 车辆, 3D打印提供生产轻量级的方法, 复杂的组件.
- 定制: 3D打印允许汽车制造商生产 定制零件 一经请求,
例如专业内部组件, 新型号的原型, 甚至轻巧, 耐用的发动机零件. - 更快的上市时间: 3D打印通过允许更快的测试和原型的迭代来减少开发时间.
医疗的 & 卫生保健
定制的假肢和植入物
3D打印最有影响力的用途之一是 医疗器械, 特别是 定制假肢 和 植入物.
传统的制造方法通常在生产高度量身定制的设备方面难以, 但是3D打印在创建方面表现出色 特定于患者的解决方案.
- 定制: 带有3D打印, 可以设计和生产假肢 确切的规格, 确保非常适合患者.
- 成本效率: 传统的假肢和植入物通常涉及昂贵且耗时的过程. 3D打印允许 生产更快 和 降低成本.
生物打印
生物打印是3D打印中的一个新兴领域，它使用活细胞创建 组织结构 甚至 器官模型.
而仍处于早期阶段, 生物打印对未来的未来有很大的希望 个性化医学, 可能导致创造 生物工程组织和器官.
- 组织工程: 生物打印组织最终可用于药物测试, 减少对动物测试的需求.
- 再生医学: 生物打印研究正在探索 打印功能齐全的器官 用于移植.
建造 & 建筑学
3D打印建筑物
在建筑业, 3D打印正在革新方式 建筑物 和 结构 设计和构造.
该技术使得 打印整个建筑物, 大大降低建筑成本和时间.
- 降低成本: 3D打印可以削减建筑成本 50%, 因为它需要更少的工人和材料.
- 可持续性: 具有在打印过程中使用再生材料的能力, 3D打印有助于更可持续的建筑方法.
复杂的几何形状
3D打印在施工中的主要好处之一是设计和印刷的能力 复杂的建筑形状 使用传统方法很难或不可能创建.
这打开了新的可能性 创新的建筑设计 和结构.
消费品 & 电子产品
定制的消费产品
在消费品行业, 3D打印使制造商能够生产 定制, 生产的产品.
是否是个性化珠宝, 定制的鞋类, 或定制时尚配饰, 3D打印以传统方法成本的一小部分提供无与伦比的定制.
- 产品个性化: 消费者可以设计自己的产品，并按需打印, 消除批量生产并减少废物.
- 时装业: 设计师正在利用3D打印来创造创新的时尚作品, 例如 定制的珠宝 甚至 可穿戴技术.
电子制造
3D打印也在 电子行业, 用来打印的地方 电路板, 小型组件, 和 外壳 用于电子设备.
能力 产生复杂的几何形状 小规模, 复杂的零件为 定制的电子设备.
- 功能电子设备: 公司现在正在使用 导电3D打印材料 打印 功能电子组件, 例如天线, 电容器, 和电路迹线.
- 原型和测试: 3D打印可以快速 迭代和测试 新电子产品和设备的.
8. 添加剂与传统制造业
之间的比较 增材制造 (3D打印) 和传统制造方法,
例如 减法 和 形成性制造, 突出了每种方法的独特优势和挑战.
了解这些方法对于希望根据其特定需求选择最有效，最具成本效益的制造过程的行业至关重要.
增材制造 (3数码印刷)
过程概述
增材制造 (是), 通常称为 3D打印, 涉及创建 三维物体通过一层沉积材料 基于数字设计.
与传统制造不同, 在材料被力量去除或形状的地方, AM是一个过程 建立 材料, 这为设计自由和材料效率带来了独特的优势.
关键特征
- 物质效率: AM仅使用零件所需的材料, 减少浪费.
与减法方法不同, 从实心块中切掉材料, 3D打印构建对象, 使用较少的原材料. - 设计灵活性: 我可以创建 复杂的几何形状 轻松,
包括复杂的内部结构, 有机形状, 和定制的设计，这是不可能或昂贵的传统方法. - 速度: 虽然AM比传统过程慢于大批批量, 它提供 快速的原型制作功能.
您可以在数小时或几天内创建和测试原型, 一个可以采用的过程 周 使用传统方法.
减法制造
过程概述
减法制造涉及从实心块中取出材料 (称为 空白的) 使用机械工具 铣削, 转动, 和 磨削.
材料逐渐切开以塑造物体, 留下最后一部分. 该方法是制造中最古老，最常用的方法之一.
关键特征
- 精度和表面饰面: 减法制造以其 高精度 和
能够创建具有出色表面饰面的零件, 使其非常适合生产具有紧密公差的组件. - 物质浪费: 减法制造的一个主要缺点是 物质浪费 在切割过程中产生.
大部分材料被丢弃为废料, 与加性过程相比，其物质效率降低. - 工具和设置成本: 减法方法通常需要昂贵的工具, 例如 模具 和 死亡, 可以增加成本, 特别是对于小型生产运行.
形成性制造
过程概述
形成性制造涉及通过通过形成材料来创建对象 热, 压力, 或两者兼而有之.
形成方法的示例包括 注入成型, 压铸, 挤压, 和 冲压.
这些方法通常用于具有简单至中等复杂形状的零件的大量生产运行.
关键特征
- 高速生产: 形成方法类似 注入成型 允许 快速的质量生产 零件,
使其非常适合需要大量相同组成部分的行业. - 物质利用: 像添加剂制造, 形成方法是 物质效率, 因为它们经常涉及从模具中创建零件，几乎没有废物.
- 工具成本: 虽然生产速度很高, 霉菌和死亡成本 可能很重要, 特别是对于复杂形状.
这些成本通常分布在大量生产量上, 使该方法在经济上可行，可为大批量运行.
将增材制造与传统制造进行比较
| 特征 | 增材制造 (3数码印刷) | 减法制造 | 形成性制造 |
|---|---|---|---|
| 物质效率 | 高 - 仅使用零件所需的材料. | 低 - 削减库存的物质废物. | 高 - 模制过程中的最小废物. |
| 设计的复杂性 | 可以创建复杂的形状和内部结构. | 受工具几何形状和切割路径的限制. | 中等 - 复杂形状需要昂贵的模具. |
生产速度 |
大批量较慢，但原型速度很快. | 快速生产简单零件. | 非常快的大批, 模具的缓慢设置. |
| 设备成本 | 中等 - 台式打印机的入口成本较低. | 高– CNC机器和工具可能很昂贵. | 高 - 工具和霉菌成本高昂. |
| 材料选择 | 有限的, 但是成长 (塑料, 金属, 陶瓷). | 宽 - 金属, 塑料, 和复合材料. | 广泛 - 主要是塑料和金属. |
| 定制 | 高 - 定制的理想选择, 低量, 自定义零件. | 低标准的零件. | 中等 - 限制霉菌功能. |
| 生产规模 | 最适合小体积的, 复杂的, 和定制零件. | 高量的理想选择, 高精度零件. | 最适合大规模生产简单零件. |
9. 结论
3d打印继续通过提供前所未有的灵活性来重塑行业, 效率, 和创新.
虽然它在材料属性和可伸缩性方面有限制, 混合制造的持续进步, AI集成, 可持续材料将进一步增强其能力.
狼河 如果您需要高质量的3D打印服务，则是制造需求的理想选择.
