什么是3D打印機(jī)？3D打印機(jī)的應(yīng)用及原理

什么是3D打印機(jī)？

3D打印機(jī)是一種通過根據(jù)三維數(shù)據(jù)打印的分層橫截面來創(chuàng)建三維物體的設(shè)備。

3D打印機(jī)使用“熔融沉積成型（FDM）"、“立體光刻（SLA）"、“選擇性激光燒結(jié)（SLS）"、“噴墨法"和“噴墨粉末層壓法"分為5種：

對于家庭使用，經(jīng)常使用兩種類型：熔融沉積法和立體光刻法。

每種類型 3D 打印機(jī)的應(yīng)用、原理和優(yōu)點

1. 熔融沉積成型 (FDM)

使用應(yīng)用程序

人物、模型等的制作

原則

印刷是通過從0.5mm左右的細(xì)噴嘴噴出熱塑性樹脂來進(jìn)行的。

優(yōu)點

• 主體價格便宜

• 由于材料便宜，可以以低廉的價格進(jìn)行印刷

• 作為通用 3D 打印機(jī)的主流

過失

• 需要支持材料

• 由于印刷過程中出現(xiàn)的層壓痕跡導(dǎo)致印刷物體的外觀惡化

可印刷材料

PLA樹脂、ABS樹脂等

圖 1. 熔融沉積法

2.立體光刻法（SLA）

使用應(yīng)用程序

制作模型和舞臺道具等。

原則

印刷是通過將光固化液體樹脂暴露并使其硬化來完成的。

優(yōu)點

印刷后易于加工，讓您制作透明印刷品

過失

• 印刷材料對陽光敏感

• 印刷品的后處理耗時

可印刷材料

環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等

圖2. 立體光刻法

3.粉末燒結(jié)增材制造方法（SLS：Selective Laser Sintering）

使用應(yīng)用程序

工業(yè)設(shè)備零件和醫(yī)療植入物

原則

打印是通過一次一層選擇性地加熱和燒結(jié)粉末材料來進(jìn)行的。

優(yōu)點

無需支撐材料即可打印大型、堅固的結(jié)構(gòu)

過失

• 這些設(shè)備，包括打印機(jī)本身，都很昂貴。

• 印刷品表面粗糙

可印刷材料

尼龍、鈦等金屬材料

圖3.粉末熱增材制造方法

4.噴墨法

使用應(yīng)用程序

醫(yī)療零件和小批量產(chǎn)品的制造

原則

打印是將紫外線固化材料二維排列，然后用紫外線照射使其固化，就像使用普通打印機(jī)打印一樣。

優(yōu)點

易于安裝并允許高分辨率打印

過失

印刷材料易碎且對陽光敏感。

可印刷材料

環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、ABS樹脂等

圖 4. 噴墨法

5.噴墨粉末沉積法

使用應(yīng)用程序

醫(yī)療零件和小批量產(chǎn)品的制造

原則

打印是通過將粘合劑涂在石膏上并使其硬化來完成的。通過使用著色劑，您可以創(chuàng)建彩色結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點

易于安裝并允許高分辨率打印

過失

打印強(qiáng)度低

可印刷材料

石膏、樹脂、金屬、沙子等

圖5.噴墨粉末沉積方法

如何使用3D打印機(jī)

3D 打印機(jī)可以通過熔化樹脂來分層設(shè)計結(jié)構(gòu)。

我們將解釋您需要準(zhǔn)備什么以及實際步驟。

你需要準(zhǔn)備什么

• 電腦

• 3D打印機(jī)

• 用于設(shè)計三維CAD圖紙的3D CAD 軟件

• 切片軟件

• Slice 軟件能夠?qū)?3D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為刀具路徑數(shù)據(jù)。

• 燈絲
  

• 長絲是一種層狀材料。根據(jù)3D打印機(jī)的層壓方法，類型有所不同，但初學(xué)者經(jīng)常使用PLA樹脂和ABS樹脂。

使用 3D 打印機(jī)堆疊結(jié)構(gòu)的步驟

1. 要分層結(jié)構(gòu)，請使用 3DCAD 軟件創(chuàng)建 3D 數(shù)據(jù)。

2. 將3D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為STL格式，以便3D打印機(jī)可以讀取。

3. 將STL格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為刀具路徑數(shù)據(jù)。

4. 3D打印機(jī)操作

5.去除焊接到結(jié)構(gòu)上作為支撐材料的輔助材料。

6. 去除毛刺的表面處理，打造光滑的表面。

圖 6. 從 3DCAD 數(shù)據(jù)到刀具路徑數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

可用的燈絲材料

根據(jù)設(shè)備類型和材料熔化方法，3D 打印機(jī)可以處理的材料存在限制。

例如，支持樹脂的3D打印機(jī)可以處理從一般軟樹脂到硬樹脂的所有材料。如果該類型與金屬兼容，則可以層壓金屬結(jié)構(gòu)。某些類型的 3D 打印機(jī)可以處理多種材料。

在這里，我們將重點關(guān)注作為我們可以處理的細(xì)絲材料的樹脂和金屬。

樹脂長絲

3D 打印機(jī)耗材（PLA 樹脂）-圖片來源：亞馬遜

PLA樹脂和ABS樹脂是初學(xué)者到高級用戶廣泛使用的樹脂絲類型。

其他樹脂材料包括尼龍、石膏、橡膠和環(huán)氧樹脂。

1.PLA樹脂

它是以玉米為主要成分的聚乳酸，由回收材料合成的樹脂。

2.ABS樹脂

由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯組成的合成樹脂。

金屬絲

金屬絲的類型包括不銹鋼、黃銅、鈦、鉑、銀和金。

此外，還有含有青銅粉的細(xì)絲等特殊材料。