De syv hovedtyper af 3D -udskrivningsteknologier

3D -udskrivning, også kaldet additivfremstilling, dækker flere forskellige processer . Selvom forskellige, deler de alle de samme nøgletrin . for eksempel, starter alle 3D -udskrivninger med en digital model, da det er en digital baseret teknologi {{{{5 Derefter skiver forberedelsessoftware designfilen i lag for at oprette stiinstruktioner til 3D -printeren til at følge .

Hvorfor syv typer?

Additivfremstilling kan kategoriseres baseret på de produkter, den producerer, eller de materialer, det bruger . ISO, har klassificeret det i syv generelle typer . Imidlertid kæmper disse syv kategorier af 3D -udskrivning også for at dække det stigende antal tekniske undertyper og hybrid -teknologier .}

Materiel ekstrudering 3D -udskrivning

Materiel ekstrudering lever op til sit navn: Materialer skubbes gennem en dyse . Typisk er materialet et plastikfilament, der smeltes og ekstruderes gennem en opvarmet dyse . Printeren deponerer materialet på build -platformen langs en værktøjssti, der genereres af software {. filamentet, der er afkølet og fastgør materialet til at udgøre en fast objekt .}}}} dette er dette er, at filamentet er afkøling og solid til at forme en fast objekt {{3 Den mest almindelige form for 3D -udskrivning . Selvom det lyder enkelt, i betragtning af de forskellige materialer, der kan ekstruderes, inklusive plast, metaller, beton, biogeler og forskellige fødevarer, er dette faktisk en meget bred kategori . 3 d -printere af denne type pr.

 Undertyper af materialekstrudering: smeltet deponeringsmodellering (FDM), konstruktion 3D -udskrivning, mikro 3D -udskrivning, bio 3D -udskrivning .
 Materialer: plast, metaller, fødevarer, beton osv. .
 Dimensionel nøjagtighed: ± 0 . 5% (nedre grænse ± 0,5 mm).
 Almindelige applikationer: prototype, elektriske indhegninger, form og pasformstest, jigs og inventar, mønstre til støbning, bygninger osv. .
 Fordele: Den laveste omkostning 3D -udskrivningsmetode med en lang række materialer .
 Ulemper: generelt lavere materialeydelse (styrke, holdbarhed osv. .) og typisk lavere dimensionel nøjagtighed .

1. Fused Deposition Modelling (FDM)
 

FDM -dele kan fremstilles på forskellige 3D -printere ved hjælp af metaller eller plast

Der er et marked på flere milliarder dollars for FDM 3D -printere, med tusinder af maskiner, der spænder fra grundlæggende til komplekse industrielle modeller . FDM -maskiner kaldes også smeltet filamentfabrikation (FFF), som er nøjagtigt den samme teknologi . som alle 3D -udskrivningsteknologier, FDM starter med en digital model, som derefter omdannes til stien til 3D til 3D -udskrivning til 3D -udskrivningsteknologier, FDM starter med en digital model, som derefter omdannes til stien til 3D til 3D til at udskrive til 3D -udskrivningsteknologier, FDM starter med en digital model. Følg . I FDM indlæser du en spole af glødetråd (eller flere på én gang) i 3D -printeren, der fører den ind i printerens ekstruderdyse . Printeren opvarmer dysen eller dyserne til den krævede temperatur for at blødgøre filament

As the printer moves the extruder along designated XY plane coordinates, it lays down the first layer. The extruder then rises to the next height (Z plane), repeating the process layer by layer until the object is fully formed. Depending on the object's geometry, supports may be needed for steep overhangs. These are removed after printing, with Nogle materialer opløses i vand eller andre løsninger .

FDM 3D -printere tilbyder en bred vifte af maskiner til hobbyister, små virksomheder og producenter (kilder: creality, rake3d, stratasys) .

2. 3 d bioprinting

3D -bioprinting ligner traditionel 3D -udskrivning, men de anvendte materialer er markant forskellige .

3D -bioprinting eller bio 3D -udskrivning er en additivfremstillingsproces, der kombinerer organiske eller biologiske materialer, såsom levende celler og næringsstoffer, for at skabe naturligt tredimensionelt væv som strukturer . Det kan producere alt fra skeletvæv og blodkar til levende væv . Det bruges i forskellige medicinske forskning og anvendelser, ligesom vævsteknik, lægemiddelforsøg og udvikling og udvikling, og innovative rammerne Medicinterapier . Den faktiske definition af 3D -bioprinting udvikler sig stadig . i det væsentlige fungerer det på samme måde som FDM 3D -udskrivning og falder under kategorien materiale ekstrudering (selvom ekstrudering ikke er den eneste bioprint -metode) .}

In 3D bioprinting, the material (bio ink) is extruded from a needle to create print layers. Bio inks mainly consist of living substances, such as cells within a carrier material. For example, collagen, gelatin, hyaluronic acid, silk, alginate, or nanocellulose provide a molecular scaffold for structural growth and nutrient support .

3. Konstruktion 3D -udskrivning

Konstruktion 3D -udskrivning

Konstruktion 3D -udskrivning er et hurtigt voksende underfelt med materialeekstrudering . Teknikken involverer at bruge overdimensionerede 3D -printere (normalt op til titusinder af meter høje) til at ekstrudere byggematerialer som beton fra en dyse . Disse maskiner er typisk med formen af gantry eller robotiske armsystem Projekter, der spænder fra vandbrønde til vægge . Nogle forskere siger, at det markant kunne omdanne byggebranchen ved at reducere arbejdskraftens behov og byggeaffald .

Der er snesevis af 3D -trykte huse i USA og Europa . Udviklingen af 3D -konstruktionsteknologi er i gang for at bruge materialer, der findes på månen, og Mars til at opbygge levesteder til fremtidige ekspeditioner . udskrivning med lokal jord, da en mere bæredygtig konstruktionsmetode også får opmærksomhed .

Harpiksbaseret 3D -udskrivning eller fotopolymerisation bruger lys til selektivt at helbrede flydende harpiks ., efter at hvert lag er helbredt, skifter build -platformen lidt (0.01 0.05 mm), og processen gentages, indtil objektet er komplet . objektet renses derefter og postcured for at forbedre dens mekaniske egenskaber {.}}}}}

Almindelige former for denne proces inkluderer stereolitografi (SLA), Digital Light Processing (DLP) og Liquid Crystal Display (LCD)/Masked SLA (MSLA) . De vigtigste forskelle mellem disse teknologier ligger i deres lyskilder og hærdningsmetoder .

Bucket -polymerisation bruger lys til at hærde fotosfølsomme harpikslag efter lag .

Nogle 3D -printerproducenter, især dem, der fremstiller maskiner i professionelle kvaliteter, har udviklet unikke, patenterede fotopolymerisationsvarianter . Derfor er forskellige navngivne teknologier synlige på markedet . carbon, en industriel 3D -printerproducent, anvender digital lyssyntese (DLS) i dens Vat PhotoPolymerization .} strats Strats Sintese (DLS) i Vat PhotoPolymerization .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Navne dens teknik Programmerbar fotopolymerisation (P3), FormLabs tilbyder stereolitografi med lav kraft (LFS) og Azul 3D først kommercialiseret momsfotopolymerisation i form af høj område hurtig udskrivning (harp) . markedet har også litografibaseret metalfremstilling (LMM), projicering Micro -stereolithografi (PμSL), og Digital Composite -fremstillingsproducerende fremstilling (DCM), der introducerer funktionelle tilsætningsstoffer i flydende harpiks .

Typer af 3D -udskrivningsteknologier: Stereolitografi (SLA), Liquid Crystal Display (LCD), Digital Light Processing (DLP), Micro Stereolithography (μsla) osv. .
Materialer: fotopolymerer (castable, gennemsigtige, industrielle, biokompatible osv. .)
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,5% (nedre grænse på ± 0,15 mm eller 5nm med μsla)
Almindelige applikationer: Prototype og slutbrugspolymerdele, smykker, tandlæge, forbrugerprodukter
Fordele: glatte overflader, fine detaljer

1 stereolitografi (SLA)

Stereolitografi (SLA) eksempler fra 3D -systemer, DWS og FormLabs .

Stereolitografi (SLA), verdens første 3D -udskrivningsteknologi, blev opfundet af Chuck Hull i 1986. han patenterede det og oprettede 3D -systemer til at kommercialisere det . Nu bruges det af hobbyister og fagfolk via mange 3D -printerproduktion .

SLA bruger en laser til at størkne harpikslag . De fleste SLA -printere bruger solid -state lasere . sammenlignet med DLP, SLA's punkt laser tager længere tid at spore objektlag, mens DLP hærdes hele lagene med en flash . Men Sla's Laser kan producere stærkere, som nogle tekniske behov .

Micro - Stereolitografi (μsla)

It can print micro - scale components with resolutions of 2 - 50 microns. For comparison, human hair averages 75 microns in width. As a "micro 3D printing" technology, μSLA exposes liquid resins to ultraviolet lasers. It differs in using special resins, complex lasers, and Linser for at skabe ekstremt små fokuspunkter .
 

NanoScribe og Microlight3D er to førende producenter af to - fotonpolymerisation (TPP) 3D -printere (kilder: nanoscribe, microlight3d) .

To - Photon Polymerization (TPP)

2PP, er en anden mikro - 3 D -udskrivningsteknologi og en form for SLA . ved hjælp af pulserede femtosekundlasere, der er fokuseret på et sted i et moms af speciel harpiks, tpp kan udskrive dele så små som 0 . 1 mikroner ved at størkne harpiks på det sted .} tpp kreats tine (3d pixeles) og builds) og builds) og builds) og builds) Dele lag for lag . Det bruges i forskning, medicinske applikationer og mikrokomponentfremstilling, som mikro -elektroder og optiske sensorer.
 

2 Digital Lys Behandling (DLP)

DLP 3D -udskrivning bruger en digital lysprojektor til at blinke hvert lags billede på harpiksen på én gang (eller flere gange for større dele) . mere almindeligt end SLA, DLP er effektivt til at producere større dele i et enkelt batch, da hvert lags eksponeringstid er ensartet uanset antallet af dele {. Billedet for hvert lag er sammensat af square pixler, formende roting uanset hvilket antal dele {{.} Billedet er sammensættet af pladsen af square pixler, formende rektin, uanset hvilket dele af dele {{.} billedet er billedet til hvert lag er sammensat af square pixeler, formende renting af de endelige dele af dele {{{2 Voxels . lys projiceres på harpiksen via LED -skærme eller UV -lys, med en digital mikromirror -enhed (DMD), der dirigerer lyset på byggeoverfladen .

Moderne DLP -projektorer bruger tusinder af mikrometer - størrelse lysdioder som lyskilder, individuelt kontrolleret for at øge XY -opløsningen . DLP 3D -printere varierer markant baseret på lyskilde, linser, DMD -kvalitet og andre komponenter, med priser, der varierer fra $ 300 til over $ 200, {000.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} ene d

I "TOP - Down" DLP -udskrivning er lyskilden på printerens top, skinner ned på harpikets moms . Disse printere blinker et billede fra toppen, helbrede et lag og nedsænkes derefter det kurerede lag tilbage i moms . et recoater på vatens øverste bevægelser på tværs af harpiket for at danne en ny lag, da buildpladen {{3} producerer Denne metode, der ikke bekæmper tyngdekraften, giver mere stabile resultater for større dele . Omvendt, "nederst - op" DLP -printere har begrænset vægtkapacitet til hængende dele fra byggepladen . Harpiks -moms understøtter udskriften under "Top -Down" -skrivning, reducerer behovet for supportstrukturer {.}}

Projektion Micro - Stereolitografi (PμSL)
 

Som en unik momsfotopolymerisationstype er PμSL en DLP -underkategori og en mikro - 3 d - Udskrivningsteknologi . Det bruger UV -lys fra en projektor til at helbrede specielt formulerede harpikslag {{3} med 2 - mikronopløsning og {{{5 - micron - tykke lag, dette, denne tillæg, denne opføring, dette er opførsel Teknik udvikler sig på grund af dets lave omkostninger, nøjagtighed, hastighed og materialers alsidighed (polymerer, biomaterialer, keramik) . Det viser potentiale i mikrofluidik, vævsteknik, mikro - optik og biomedicinsk mikro - enhedsapplikationer .

Litografi - Baseret metalfremstilling (LMM)

En anden DLP -relateret teknologi, LMM skaber små metaldele til kirurgiske værktøjer og mikro -mekaniske komponenter . I LMM er metalpulver spredt i fotopolenharpiks og selektivt størknet via blå - let projektoreksponering . Efter udskrivning fjernes polymeren, hvilket efterlader en debind, metallisk del, der er underlig Ovn . råmaterialer inkluderer rustfrit stål, titanium, wolfram, messing, kobber, sølv og guld.

En mikro - Metal 3D -trykt del lavet ved hjælp af LMM -teknologi på en incus 3D -printer .

LCD, eller MSLA, er som DLP, men bruger en LCD -skærm i stedet for en DMD, hvilket gør printere mere overkommelige . LCD bestemmer trykkorn, fastgørelse af XY -præcision . i modsætning til DLP's enkelt lyskilde, LCD bruger en række emittere . lcd Resin 3D -udskrivning er Shinging fra forbruger fra forbruger fra Emitters {.}} lcd Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resin Resind Resin Resin Resin Resin Resin er Shing Shinging freee freeer freeer freeer freeer freeer freeTer bruger frome bruger freecere bruger der er en række emittere Brug .

LCD kan udskrive hurtigere end SLA i nogle tilfælde på grund af hele lagets eksponering . Dens lave LCD -enhedsomkostninger gør det populært for budget desktop harpiksprintere . Dog bruges det også professionelt, med nogle industrielle 3D -printerproducenter, der skubber sine grænser og opnå imponerende resultater .}

Powder Bed Fusion (PBF) is a 3D printing process where a heat source selectively melts powder particles (plastics, metals, or ceramics) in a build area, creating solid objects layer by layer. In PBF 3D printers, a thin layer of powder is spread over the build bed, usually via a blade, roller, or wiper. Energy from a laser melts specific points on the powder Lag . Et andet pulverlag deponeres derefter og smeltes sammen til det foregående . Denne proces gentager, indtil hele objektet er bygget, med uudnyttet pulverstøtter og omslutter slutproduktet .

Omfattende guide til 7 større 3D -udskrivningsteknologier og deres applikationer (SEO -optimeret)

As additive manufacturing (3D printing) technologies continue to mature, more industries are adopting various printing methods to meet the demands for complex structures, high-performance materials, and small-batch customization. This article explores seven mainstream 3D printing technologies-PBF, SLS, LPBF, EBM, Material Jetting, DED, and Binder Jetting-to help businesses and researchers choose and apply De rigtige metoder .

1. Pulver Bed Fusion (PBF) Teknologi

PBF muliggør produktion af højstyrke, slidbestandige og holdbare dele, der ofte bruges i forbrugerprodukter, industrielle værktøjer og funktionelle komponenter .

Almindelige materialer: plastpulver, metalpulver, keramisk pulver
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,3% (minimum ± 0,3 mm)
Repræsentative teknologier:
SLS (selektiv laser sintring)
LPBF (Laser Powder Bed Fusion)
EBM (elektronstråle smeltning)

 1.1 Selektiv lasersintring (SLS)

SLS bruger en laser til sinter polymerpulver (e . g ., nylon PA12) lag for lag, der ikke kræver nogen understøttelsesstrukturer . Det er ideelt til hul og komplekse design, der er brugt i funktionelle dele, lille batchproduktion og medicinsk modellering .}

 1.2 Mikro -selektiv lasersintering (μSLS)

μSLS er velegnet til meget præcise mikro-metalstrukturer med opløsninger under 5μm, der bruges til produktion af elektroniske mikrokomponenter .

 1.3 Laserpulver Bed Fusion (LPBF)

LPBF udskriver først og

 1.4 Elektronstråle -smeltning (EBM)

EBM bruger en elektronstråle til at sinter metalpulver i et vakuum, der er egnet til ledende og reflekterende materialer som kobber og titanium . Højtemperaturen Build-miljø reducerer resterende stress, ideel til ortopædiske implantater og turbineblad .}

Materielle jettingaflejringer Fotosensitive harpiks eller voks på en dråbe-baseret måde, hvilket tillader høj opløsning, multimateriale og fuldfarve-udskrivning .
Almindelige materialer: fotopolymerharpiks, voks, kompositter
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,1 mm
Undertyper:
M-JET (Polymer Material Jetting)
NPJ (Nanoparticle Jetting)
M-jet bruges i bil-, medicinsk og industriel designprototype med flerfarvet, multimaterialudgang . NPJ-mål, præcis afsætning af metal- og keramisk nanopartikelfarver til kompleks metaldelfremstilling .

Binderstråle kombinerer pulverbed og inkjet -teknologier ved at deponere et bindemiddel på en pulverbed, lag for lag, for at danne 3D -strukturer .
Almindelige materialer: metal, keramik, sand, polymerer
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,2 mm (metal) eller ± 0,3 mm (sand)
Varianter:
Metalbindemiddel Jetting
Polymerbindemiddeljetting
Sand bindemiddelstråle

Denne teknologi kræver ingen understøttelsesstrukturer og tilbyder høj produktionseffektivitet, der er egnet til fremstilling af farvede prototyper og funktionelle metaldele . metaldele, der typisk gennemgår afbinding og sintring efter behandlingen for at forbedre mekanisk styrke .

DED bruger laser-, bue- eller elektronbjælker til at smelte og depositummetaltråde eller pulvere, ideel til storstrukturprint og komponentreparation .

Materialer: rustfrit stål, titaniumlegering, nikkel legering
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,1 mm
Typiske undertyper:
Laser ded (L-ded)
Elektronstråle ded
ARC-baserede WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing)
Kold spray

DED er bredt anvendt i rumfart, energi og tung industri til delreparation og storstilet fremstilling .
 

Arkelaminering stabler lag papir, polymer eller metalplader og bruger lasere eller skæreværktøjer til formning, ideel til hurtig produktion af ikke-funktionelle prototyper .
Almindelige materialer: papir, polymerer, metalfolier
Dimensionel nøjagtighed: ± 0,1 mm
Fordele: Multimaterialkombination, hurtig produktion

Ulemper: Højt materialeaffald, lavere præcision

Udviklet af HP kombinerer MJF pulveraflejring med anvendelsen af fusions- og detaljeringsmidler, og bruger derefter infrarød opvarmning til selektivt materiale smeltning .

Materialer: Termoplastik såsom nylon og polypropylen
Anvendelser: Industrielle dele, funktionelle prototyper, medicinsk udstyr
Fordele: hurtig udskrivning, ingen understøttelsesstrukturer, genanvendeligt pulver

Kold spray: Bonds metalpulver uden opvarmning, ideel til hurtig additivfremstilling .
Smeltet ded
Kompositbaseret additivfremstilling (CBAM/SLCOM): Kombinerer kulfiber eller glasfiber til højstyrke til højstyrke strukturelle dele .
VLM (Viscous Lithography Manufacturing): Aktiverer multimateriale kombinationer på gennemsigtig film med let aftagelige understøttelsesstrukturer .

Konklusion

3D-udskrivning omformer fremstillingslandskabet og tilbyder uovertruffen fleksibilitet og designfrihed-fra masseproduktion til personlig tilpasning . ved at forstå disse syv mainstream-additive fremstillingsprocesser, virksomheder og ingeniører kan vælge den mest egnede 3D-udskrivningsopløsning baseret på materielle behov, strukturel kompleksitet og budget .}}