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今天，随着科学技术的飞速发展，一项革命性的制造技术正在悄悄地改变我们的世界——这就是3D 打印 这项技术的独特魅力和无限可能吸引了无数人的关注。它打破了传统制造的巅峰，在创新、快速成型和个性化定制领域开辟了新的道路。所以如何3D 打印工作？本文将带您探索这项尖端技术的奥秘，揭开其神秘面纱。
什么是 3D 打印？
3D 打印3D 打印或增材制造技术的全称，是一种通过逐层堆积材料来构建三维实体的技术。区别于传统的减材制造（如切割）或等材制造（如铸造、锻造），3D 打印直接从数字模型开始，使用计算机控制的精密设备将材料堆叠成所需的形状。形状和大小。此过程不需要模具或工具，大大提高了设计自由度和制造灵活性。
3D 打印的工作原理是什么？
1.数字建模
第一一个数字3D 模型打印 需要使用计算机辅助设计 （CAD） 软件或其他 3D 建模软件创建。这些软件使用户能够设计复杂的几何形状并创建结构。完成后，用户可以导出 3D 打印模型转换为 STL 和 OBJ 等 3D 文件格式以方便在 3D 打印软件中进行后续处理。
2.数据处理
导入3D 打印模型文件放入 3D 打印软件中，软件会根据模型数据生成一系列切片信息。此切片信息详细描述了每一层的形状和位置，为后续的打印过程提供指导。根据具体的打印需求，用户需要调整打印参数，如层高、打印速度、材料温度等，以确保打印的物品符合设计要求。
3.印刷工艺
将选定的打印材料（如塑料、金属、陶瓷等）放入 3D 打印机中。这些材料通常为粉末、液体或细丝形式，可以根据需要进行预固化或固化。3D 打印机会发热,喷墨打印 或者根据切片信息逐层挤出材质，并将它们精确地展示在一起。该过程类似于传统制造业中的手动加工，但 3D 打印可实现更复杂的结构和形状。在打印过程中，3D 打印机会根据默认参数控制材料的温度，以确保打印质量和稳定性。
4.后处理
对于一些需要支撑的复杂结构，3D 打印机会在打印过程中添加额外的支架。打印后，需要移除这些支架。由于打印过程中可能会出现一些瑕疵，如表面粗糙、层与层之间的间隙等，因此需要对打印对象进行修整和抛光，以改善其外观和性能。
3D 打印技术有哪些不同类型？
3D 打印技术 丰富多样，涵盖了从塑料到金属，从生物材料到食品的各种材料的打印需求。以下是 3D 打印技术的几种典型类型：
1.FDM的
1.1技术概述
FDM（熔融沉积建模），也称为 FFF（熔融细丝制造），是最著名的技术，也是材料挤出工艺的一部分。它使用热塑性材料，通常为细丝线轴的形式。挤出机的加热喷嘴熔化材料，然后将其沉积到基材上。FDM 有几个优点。打印过程易于学习，中等速度，通常不需要太多空间。大多数打印机都是桌面大小的，这使得它们成为办公室的理想选择。但另一方面，FDM 也被用作大型工业机器，以支持制造过程。在这种情况下，可以使用构建材料的颗粒形式而不是细丝。
1.2材料
FDM 允许使用各种热塑性材料，例如最常见的 ABS、PLA、PETG 和 TPU，以及更复杂的材料，例如碳纤维、玻璃纤维甚至石墨烯的复合材料，以实现导电性。这些材料具有各种机械、热和化学特性，让您可以根据项目的具体需求选择最合适的材料。
1.3FDM 的优势
-
无毒，但一些细丝如 ABS 会产生有毒烟雾。通常是环保的工艺。
- 多种彩色打印材料，价格不贵，利用率高。
- 设备成本低或中等。
- 低或中等后处理成本（支撑去除和表面处理）。
- 最适合中型元素。
- 组件的孔隙率几乎为零。
- 材料的高结构稳定性、耐化学性、耐水性和耐温性。
- 与其他台式机技术相比，构建体积相当大：600 x 600 x 500 毫米。
1.4 FDM 的缺点
- 有限的设计选项。不能在垂直平面上产生薄壁、锐角、锋利的边缘。
- 打印模型在垂直构建方向上最弱，因为加法层方法导致材料属性的各向异性。
- 需要支持。
- 不是很准确，公差在 0.10 到 0.25 毫米之间。
- 拉伸强度大约是注塑成型相同材料的三分之二。
- 难以控制成型室温度，这对于获得最佳结果至关重要。
- 垂直构建平面中的“阶梯”问题。
1.5 应用
- 低成本快速原型制作
- 基本概念验证模型
2.SLA
2.1 技术概述
立体光固化成型 （SLA） 使用一种称为光聚合的技术，一种3D 打印方法生成三维对象。它是最早创建增材制造的方法之一，至今仍在使用。SLA 通常用于需要高分辨率原型、详细模型、珠宝、牙科应用以及其他精度和精细细节至关重要的行业。
2.2 材料
SLA 使用光敏液体树脂作为打印材料.这些树脂具有多种特性，例如刚度、柔韧性、耐热性和耐化学性。一些树脂还设计用于模拟特定材料，如 ABS、聚丙烯 （PP） 和橡胶。
2.3 SLA 的优势
- 层厚在 0.05 – 0.15 mm 之间的出色表面光洁度。
- 成品零件可以喷漆。
- 中等速度。
- 对于低产量 （1-20） 零件来说经济实惠。
2.4 SLA 的缺点
- 昂贵的材料。
- 后处理不仅是必需的，而且还是多线程的、混乱的过程。打印完成后，需要在超声波浴中清洗树脂或将部件浸入 IPA（异丙醇）中，然后必须去除支撑，然后需要用紫外线固化打印输出。
- 树脂本身是有毒的，但与 IPA 混合更危险。应将液体固定并送至专业公司进行处理。
- 废料不可回收且难以管理
- 需要支持
- 由于加法层方法，由于材料属性的各向异性，打印输出在垂直构建方向上最弱。
- 激光器需要定期校准
- 不同树脂的层厚可能不同
- 光敏聚合物有毒，在此过程中逸出的烟雾也有毒。
2.5 应用
- 功能原型设计
- 模型、模具和工具
- 牙科应用
- 珠宝原型制作和铸造
- 模型制作
3.SLS的
3.1 技术概述
SLS 是一种基于使用高功率激光器对热塑性粉末进行选择性熔融的 3D 打印技术。机器在构建平台上铺布一层薄薄的粉末，激光在粉末表面描绘层图案。随着粉末熔化，构建平台下降，并对下一层重复该过程。SLS 特别适用于生产功能部件和耐用原型。
3.2材料
SLS 使用热塑性粉末，例如尼龙 （PA）、聚酰胺 （PA）、聚苯乙烯 （PS） 和热塑性聚氨酯 （TPU）。这些材料具有强大的机械和热性能，使其成为功能性和高性能应用的理想选择。
3.3 SLS 的优势
- 无需支撑结构。
- 具有复杂内部几何形状的可移动部件。
- 光滑的表面 – 很难注意到该层。
- 可持续的打印输出。
- 粉末打印后可重复使用。
- 低到中等的材料成本，同时使用整个工作区域。
- 与工业机器相比，桌面 SLS 3D 打印机价格低廉。
- 不需要熟练工人（只需要桌面 SLS 3D 打印机）。
3.4 SLS 的缺点
- 工业机器价格昂贵。
- 交货时间长。
- 更换材料时必须精确地清洁机器，以避免污染。
- 打印时间长（对于较大的物体）。
- 对于后处理过程中的粉末管理，建议使用真空吸尘器和压缩空气，因为它会产生灰尘。
3.5 应用
- 功能原型设计
- 短期、过渡或定制制造
3D 打印技术的优缺点比较
| 参数 | FDM 公司 | SLA 协议 | SL 系列S |
| 优势 |
低成本的消费机器和材料 快速简便地生产简单的小零件 |
物超所值 高精度 光滑的表面光洁度 快速打印速度 功能应用范围 |
功能强大的部件 设计自由度 无需支撑结构 |
| 弊 | 准确率低 低细节 有限的设计兼容性 |
对长时间暴露在紫外线下敏感 | 粗糙表面光洁度 有限的材料选择 |
3D 打印有哪些优势？
与使用减材制造的 CNC 加工相比，增材制造会分层添加材料，直到产品完成。有很多3D 打印的优势适用于大型企业和个人。
1.制造复杂物品不增加成本
就传统制造而言，物体的形状越复杂，制造成本就越高。跟3D 打印服务，制造复杂形状的物品的成本不会增加，创建一个华丽的复杂形状物品不需要比打印一个简单的正方形更多的时间、技能或成本。在不增加成本的情况下制造复杂物品将颠覆传统定价模型，并改变我们计算制造成本的方式。
2. 在不增加成本的情况下实现产品多样化
3D 打印可以打印各种形状，每次都能像工匠一样制作不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，并且可以生产的形状种类有限。3D 打印不需要培训机械师或购买新设备，而是需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。
3.零技能制造b
传统工匠需要几年的学徒制才能获得他们需要的技能。大规模生产和计算机控制的制造机器降低了技能要求，但传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D 打印从设计文件中获取各种指令，与注塑机相比，制造相同的复杂物体所需的操作技能更少。不熟练的制造开辟了新的商业模式，并为人们在远程环境或极端情况下的生产提供了新的方式。
需要 4.No 组装
3D打印具有一体式成型的特点，对降低人工和运输成本非常有帮助。传统的大规模生产以产业链和流水线为基础。在现代工厂中，机器生产相同的零件，然后由工人组装。产品的组件越多，供应链和产品线延伸的时间就越长，组装和运输所需的时间和成本就越多。3D 打印集成了成型功能，无需重新组装，从而缩短了供应链，节省了人工和运输成本。
5. 零时间交货
3D 打印支持打印服务按需。准时制生产减少了公司的实际库存，公司可以使用3D 打印根据客户订单制造定制零件以满足客户需求，因此新的商业模式将成为可能。如果人们需要的商品在附近按需生产，零时生产可以最大限度地降低长途运输的成本。
6.无限的设计空间
传统的制造技术和工匠将产品创造成有限的形状，而创造形状的能力受到所用工具的限制。例如，传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铣刀组装的零件，成型机只能制造成型形状。3D 打印可以突破这些限制，开辟广阔的设计空间，甚至可以创造出目前可能只存在于自然界中的形状。
7. 无限的材料组合
今天的制造机器很难将不同的原材料组合成一个产品，因为传统的制造机器在切割或成型过程中无法轻松地将多种原材料组合在一起。随着多材料的发展3D 打印技术，我们有能力将不同的原材料融合在一起。以前不可混合的原材料将被混合形成具有各种色调并具有独特特性或功能的新材料。
8.No 空间，便携式制造
在单元生产空间方面，3D 打印的制造能力比传统制造机器更强。例如，注塑机只能制造比自身小得多的物品，而3D 打印机可以使项目与其打印台一样大。3D 打印机调整后，打印设备可以自由移动，打印机可以制作比自身更大的物品。每单位空间的高生产能力使 3D 打印机适合家庭或办公室使用，因为它们需要的物理空间很小。
9.准确的物理复制
数字音乐文件可以无休止地复制，而不会降低音频质量。未来，3D 打印将把数字精度扩展到物理世界。扫描技术和 3D 打印技术将协同工作，提高物理世界和数字世界之间形态转换的分辨率，使我们能够扫描、编辑和复制物理对象，以创建精确的副本或优化原件。
3D 打印是什么时候发明的？
的起源和发展3D 打印技术经历了许多阶段，其确切的“发明”时间可能因不同的定义和里程碑而异。有人认为 3D 打印技术诞生于 1986 年，这是基于该技术在此期间开始成熟并用于实际生产的事实。不过，也有观点认为，3D打印的起源可以追溯到更早的时期，比如1976年，喷墨打印机诞生的那一年，因为喷墨打印技术为后来的 3D 打印技术提供了重要的技术。基础。
在 1980 年代，名古屋工业研究所的 Hideo Kodama 和 3D Systems Company 的 Chuck Hull 等人对 3D 打印技术做出了重要的发明和贡献。他们通过不同的技术途径实现了三维物体的打印，例如光固化技术。这些技术的出现，标志着3D打印技术正式进入现代化发展阶段。
随着时间的推移，3D 打印技术不断发展和改进，逐渐形成各种不同的技术类型和应用领域。如今，3D 打印技术已广泛应用于工业制造、医疗、航空航天、建筑、艺术等领域，成为推动社会进步和发展的重要力量。
综上所述，虽然 3D 打印技术的具体发明时间存在争议，但普遍认为它起源于 1980 年代左右，并在随后的几十年中得到了迅速发展和广泛应用。
3D 打印的历史是怎样的？
3D 打印是创新和创造力的代名词，并不是最近才出现的现象。它的起源比您想象的要古老得多。
1940 年代至 1970 年代：富有想象力的开端
在 1940 年代，3D 打印技术并非诞生于实验室，而是出现在科幻小说中。默里·伦斯特 （Murray Leinster） 1945 年的短篇小说《事物经过》（Things Pass By） 设想了一种与现代 3D 打印机非常相似的设备。伦斯特写道，一位制造商使用“磁电子塑料”从扫描的图纸中创建对象，这一过程反映了现代计算机自动化的制造过程。
同样，在 1950 年，Raymond F. Jones 在他的短篇小说《交易工具》中提出了使用“分子喷雾”来创造物体的想法，该小说发表在《惊人的科幻小说》杂志上。
在 1970 年代，Johannes F Gottwald 为液态金属记录仪申请了专利，这是向 3D 打印迈出的重要一步。1971 年授予的美国专利 3,596,285A 描述了一种使用金属粉末的连续喷墨技术，该技术能够对金属产品进行成型和再熔化。这项创新是当今增材技术的先驱，该技术通过沉积材料层来创建三维对象。
1980 年代：3D 打印创新的十年
1980 年代是 3D 打印历史上一个充满活力的时期，因为该技术从理论概念转变为有形的突破性发展。增材制造技术的重大进步导致了关键专利的申请，为 3D 打印革命奠定了基础。
1990 年代至 2010 年代：技术成熟并得到广泛应用
2010 年代：3D 打印技术得到了更广泛的应用和发展。它不仅在制造业中发挥着重要作用，而且在医疗保健、建筑和艺术等许多领域都显示出巨大的潜力。
最新动态
近年来，随着材料科学、计算机科学和精密机械等领域的不断进步，3D 打印技术也不断创新和发展。新的打印材料、打印工艺和打印设备不断涌现，使 3D 打印技术得到更广泛的应用，打印精度和效率也得到了显著提高。3D 打印技术的发展是一个长期而复杂的过程。从早期概念探索到技术萌发、初步开发、关键技术及商业化、技术成熟与广泛应用，历经多个阶段。如今，3D 打印技术已成为一项重要的制造技术，并在各个领域发挥着重要作用。
3D 打印如何应用于各个行业？
作为一种前沿的制造技术，3D 打印技术已广泛应用于许多行业。以下是 3D 打印在各个行业中的具体用途：
1.建筑行业
建筑模型制作：在建筑设计阶段，使用 3D 打印技术制作精确的建筑模型，以帮助设计师和投资者更好地理解和演示设计方案。
建筑施工：在施工阶段，可以直接使用 3D 打印技术建造全尺寸建筑，不仅可以节省施工材料，还可以显着缩短工期，降低施工成本。此外，客户可以根据自己的喜好定制自己的家居和房屋风格。
2.汽车制造
零件制造：3D 打印技术可以快速制造各种汽车零部件，如发动机罩、排气管和制动盘等，提高生产效率，降低成本。
原型设计：在新汽车产品或零件的设计阶段，3D 打印可以快速制作原型，帮助设计师验证设计方案的可行性和市场需求。
3.航空航天
复杂零件制造：3D 打印技术可以制造航空航天设备中的复杂部件.这些零件通常具有复杂的形状和内部结构，难以用传统制造工艺加工。
零件维修：对于航空航天设备中损坏的部件，3D 打印技术可以实现快速修复，让整个设备快速恢复使用。
4.医疗行业
手术模型预览：根据患者的 CT 数据进行三维建模，然后使用用于打印医疗模型的 3D 打印机帮助医生在手术前直观地看到手术部位的三维结构，降低手术风险。
康复器材制造：3D打印技术可以制造各种康复设备，如矫形鞋垫、仿生手、助听器等，实现精准定制。
生物 3D 打印：随着材料的升级换代，生物相容性 3D 打印材料现在可以实现血管、器官和其他生物组织的打印，为临床医学带来革命性的变化。
5.教育行业
教学工具：3D 打印技术被用作一种有价值且可持续的教育工具，可帮助学生将想法转化为有形物品，并培养他们的创造力和动手能力。
教学模式：在数学和化学等课程中，3D 打印技术可以制作各种教学模型，帮助学生更好地理解抽象概念。
6.娱乐业
电影特效制作：3D 打印技术在电影特效制作中起着重要作用。它可以制作高度定制的特效道具和场景模型，以提高电影图像的震撼性和吸引力。
游戏开发：在游戏开发中，可以使用 3D 打印技术制作游戏角色、道具等的物理模型，以帮助开发人员更好地验证游戏设计的可行性。
3D打印技术的应用领域非常广泛，涵盖建筑行业、汽车制造、航空航天、医疗行业、教育行业、娱乐行业等。随着技术的不断进步和应用领域的不断扩大，相信越来越多的印刷店将在未来出现。同时，3D 打印技术也将出现，为人类带来更多的惊喜和便利。
Longsheng：您的 3D 打印服务合作伙伴
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常见问题
1.简单来说，3D 打印是如何工作的？
3D 打印是一种快速原型制作技术，其工作原理是将数字模型文件切割成一系列薄片，然后逐层打印这些切片，并逐层叠加，最终形成一个完整的物理对象。
2.3D打印机如何逐步工作？
3D 打印是一种将数字模型转换为物理对象的生产技术。它的工作原理相对直观和复杂。
首先，需要使用计算机辅助设计 （CAD） 软件或其他 3D 建模软件创建数字 3D 模型。创建后，用户可以将 3D 模型导出为 STL 和 OBJ 等 3D 文件格式。然后，将 3D 模型文件导入 3D 打印软件中，软件会根据模型数据生成一系列薄片信息。将选定的打印材料放入 3D 打印机中。最后，对打印的模型进行后处理。
3D 打印 3.Is 难学？
虽然 3D 打印技术对于初学者来说可能有一定的学习曲线，但只要学习者有积极的态度、耐心和毅力，并充分利用可用的学习资源，他们就能够逐步掌握这项技术并将其应用于各个领域。所以，可以说 3D 打印技术并不是特别难学，但确实需要一定的努力和练习。
总结
随着技术的不断进步和材料的不断创新，3D打印技术在未来将具有更广阔的应用前景。例如，在材料科学方面，我们将开发更多高性能、低成本的打印材料;在准确性和速度方面，我们将不断提高打印准确性和打印速度;在应用领域方面，我们将进一步拓展到更多的行业和领域，实现更多的创新和突破。
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隆盛团队
本文由多位 Longsheng 撰稿人撰写。龙盛是制造业的领先资源，拥有CNC 加工,钣金加工,3D 打印， 注塑,金属冲压等。
