什么是 3D 打印？

尼龙

尼龙以坚韧和半柔韧的材料而闻名，具有高抗冲击性和耐磨性。 这对于打印耐用部件、纺织品和配件非常方便。 它是复杂或精细几何形状的理想选择。 它价格便宜，是最坚固的塑料材料之一，翘曲最小，易于染色或着色。 然而，它易受水影响，需要保持干燥。 它还可能在冷却过程中收缩，从而降低打印精度。 尼龙长丝通常需要 220-250 C (428°- 482°F) 的挤出机温度。

树脂

这也是另一种常见的以塑料树脂为原料的3D打印材料。 它具有低收缩性和高度耐化学性。 与使用灯丝打印相比，它还提供更快的打印过程。 它可以用来制作小雕像、棋子、戒指、配饰和固定装置。 3D 模型使用温度在 200-300°C (392°-572°F) 之间的树脂打印。 树脂价格昂贵

其他常用于 3D 打印的塑料

• TPU 或热塑性聚氨酯是一种柔韧、耐磨的热塑性塑料。 它可以帮助创建耐用的 3D 打印物体，并且能够承受高达 80 摄氏度（176°F）的环境温度。 它非常适合制作手机壳、橡胶垫和压力玩具。
• PETG 或乙二醇化聚酯是一种比 ABS 更坚固的材料，对食品安全。 但具有低收缩缺陷。 然而，它可以粘附在打印表面上，并用于制造食品储存容器、包装和假肢装置。
• ASA 具有很强的抗紫外线和耐化学性。 它易于后处理，但需要较高的打印温度。 它通常用于制作保险杠罩、花园设备和固定装置。
• PEI (ULTEM) 或 (Polyetherimide) 是构建任何 3D 打印机表面的理想选择。 琥珀色表面耐化学腐蚀，暴露在室外条件下也不会降解。 这使其成为制造通风系统、闩锁和电缆管道的理想选择。

使用金属进行 3D 打印

金属 3D 打印，也称为直接金属激光烧结 (DMLS)，使用激光束熔化 20-60 微米的金属粉末层，用金属粉末制造耐用部件。 他们主要帮助为航空航天和汽车行业制造工具组件和成品零件。 通过这些金属，您可以生产重量和成本更低的组件。

铝

也许金属3D打印铝材中最常用的材料主要以合金形式使用。 它很有用，因为它提供了具有良好电阻的特性，并且在轻便的同时还能承受高电压。 它主要用于必须减轻体重的情况，例如航空和汽车行业。 有了它，您可以在设计中制作高细节以创建复杂的几何图形。 铝的熔点为 670°C (1238°F)，使其成为原型制作的理想材料。 除了相对较高的成本外，它通常需要多次构建才能通过 3D 金属打印来微调零件的设计以进行大规模生产。

不锈钢

不锈钢是另一种 3D 打印金属材料，具有 1400 °C (2552°F) 的高熔点。 这使其成为各种制造方法以及原型制作的高要求项目的理想选择。 它还提供医疗行业的应用，例如定制骨科的生产。 耐热、耐腐蚀和耐磨损的特性使其在航空航天和汽车工业中广泛用于生产零件。 然而，打印非常耗时，在某些情况下，在微观层面上，打印出来的不锈钢通常是高度多孔的，这使得它们很脆弱并且容易断裂。

其他常见的 3D 打印材料

• 陶瓷：陶瓷具有可以承受极端压力和温度而不会翘曲或破裂的特性。 它不太可能被腐蚀并且不易磨损，因此比金属和塑料更具优势。 它们在高精度作品中很受欢迎，并提供光滑、有光泽的饰面。 它们还对热、酸和碱液具有很强的抵抗力。 缺点是它们需要非常高的温度才能熔化，而且很脆弱，而且对于零件组装生产来说并不是特别好的选择。
• 纸：纸可以作为3D打印的材料，可以打印出来让它有木头的感觉。 然而，3D 纸质打印品缺乏耐用性和其他材料的细节。 它在干燥时很容易收缩，这使得获得确切的尺寸成为一个问题。
• 食物：食物也被用作 3D 打印的材料。 您可以制作大量食品，包括果泥、果冻、奶酪。 美国国家航空航天局也在使用这项技术，还可以帮助限制食物浪费。

3D 打印概述

3D 打印也称为增材制造 (AM) 可以帮助您使用软件创建对象的设计，然后 3D 打印机通过添加一层又一层的材料直到形成对象的形状来创建对象。 最终物体可以使用任何数量的印刷材料制成，包括塑料、金属、粉末、细丝和纸。

3D 打印带来的好处包括生产周期短； 简单快速的原型制作； 快速的可定制性和适应性； 创建复杂形状的能力； 成本效益; 并减少浪费。 由于它可以分层打印零件，它彻底改变了生产系统。 这使得在一次运行中创建具有内部结构或子组件的复杂对象成为可能，这在以前使用传统的生产方式很难做到。

这种生产方式的另一个创新是增加而不是减少材料。 在这里，原材料被添加来建造一个物体，而不是移除或报废材料。 这使得大规模制造运行无需单独的工具或手工制作。 这反过来又有助于节约原材料并创建高效的设计和生产流程。

2020 年，全球 3D 打印行业价值约为 126 亿美元。预计 2020 年至 2023 年期间将以每年约 17% 的速度增长。3D 打印技术真正具有创新性，并已成为一种用途广泛的多功能技术广泛的行业采用的应用程序。

3D 打印机

本质上，3D 打印机就像一台喷墨打印机，它使用各种材料创建实体 3D 模型，而不是生成简单的纸质文档。 3D 打印机是一种增材制造形式，它使用材料和精密工具从头开始创建 3D 对象。 有许多不同的 3D 打印机软件工具可用，从工业级到开源。 使用 3D 打印机，您几乎可以制作玩具、机器零件、珠宝甚至蛋糕等任何东西。

他们正在用一台机器取代传统的工厂生产线。 通过可打印文件，您可以使用普通 PC 连接到 3D 打印机，然后按“打印”即可立即进行 3D 打印。 您企业的桌面 3D 打印机可以提供无限的机会。 尽管打印速度可能因型号和您使用的特定材料而异。 但是，它仍然是一种快速的选择，可以在很短的时间内生产原型、零件和创建您需要的任何东西。 它们还可以帮助以传统制造成本的一小部分制造高质量的工业零件。 您还可以进行创新并为您的设计添加调整，从而允许您相应地开发和更改材料。 事实上，这里是当今市场上适合小型企业的最佳 3D 打印机的一个很好的选择。

3D 打印简史

1980 年代日本发明家 Hideo Kodama 获得 3D 打印机专利后，首次出现了对 3D 打印可行性的认真考虑。 他基于增材制造的模型来创建模型和原型。 但自 1940 年代以来，科学家们一直在考虑使用增材制造技术生产 3D 模型的想法。 以前称为快速原型设计，它旨在允许使用 3D 计算机辅助设计 (CAD) 快速制造物理零件、模型或装配。 今天，该技术已经渗透到几乎所有行业，并继续推动创新。

3D打印有什么用途？

3D 打印在当今的多个行业中都很流行，从航空到教育，从时尚到食品。 以下是一些采用 3D 打印的主要行业。

教育

学校和大学现在正在将 3D 打印方法纳入他们的课程。 这是因为该过程可以帮助学生在不需要昂贵的工具和设备的情况下创建原型。 有了它，学生可以通过显着消除屏幕上的想法和图像与物理 3D 对象之间的差距，轻松设计和制作模型。

学生通过探索设计、工程和建筑原理来了解各种 3D 打印应用。 他们还可以复制模型、化石等物品，轻松设计建筑模型，研究器官的横截面，制作分子和化合物的 3D 模型等等。

航空业

对于航空业，3D 打印正在帮助提供制造和原型设计解决方案 航空业正在使用 3D 打印来制造飞机面板部件、飞机发动机部件、3D 喷气发动机模型，并在单件中生产复杂的部件。 这反过来有助于简化组装，同时保持质量标准。 它还通过优化材料使用和按需生产组件来节省成本，从而降低存储成本。 同样，它正在降低工具成本和浪费。

汽车

汽车行业使用 3D 打印已经有一段时间了。 有了它，公司正在打印备件、工具、固定装置并试验新型汽车的原型。 最后一点，3D打印大大减少了汽车制造的研发以及设计和生产阶段。

建筑

在建筑和建筑行业，3D 打印被用来制作建筑物的详细模型。 这使建筑师能够轻松地修改 3D 结构并通过更快、更实惠的原型设计来测试不同的市场潜力。 它可以帮助他们快速制作建筑物、桥梁和其他建筑结构的复杂比例模型。

医疗的

医疗领域也受益于 3D 打印，并有助于在治疗、培训和研究方面带来创新。 如今，3D 打印被用于制造定制的假肢、假牙、植入物、助听器等。 外科医生使用精确复制的 3D 打印模型来练习复杂的手术或移植。

有人乐观地认为，借助 3D 生物打印，科学家们可能在不久的将来能够实际打印组织，以便使用供体 DNA 制造身体部位，以防止移植患者排斥器官。 已经开发了 3D 打印的组织工程应用程序用于有效的药物试验测试。

珠宝

在制作珠宝时，3D 打印机可让您尝试传统珠宝制作方法无法实现的设计。 使用 3D 打印机制作珠宝有两种方法。 您可以直接从 3D 设计中创建对象，或使用 3D 创建用于铸造珠宝的模具。 该技术也可用于原型设计。

机器人技术

许多机器人公司已经开始在他们的机器人设计中使用 3D 打印，因为该技术通过 3D 打印创造的灵活性和定制化提供智能制造。 有了它，快速原型制作成为可能，从而能够基于测试和试验快速改进设计。 这是一个好消息，因为它有助于为需要精度的智能制造开发机器人技术。

艺术

艺术家们还通过将 3D 模型整合到他们的作品中来利用 3D 打印的好处。 该技术仅通过使用草图或照片直接从他们的计算机创建令人惊叹的雕塑，从而使雕刻变得相对容易。 它们被用来相对轻松地创作现实的艺术作品，例如道具、服装和复制品。

制造业

制造中 3D 打印的主要吸引力在于它使整个制造过程快速且具有成本效益。 制造商比以往任何时候都更能快速制作原型，按需打印，因此，使用易于访问的技术最大限度地减少生产浪费。 由于 3D 打印的速度和低成本，制造商缩短了产品生命周期，以便在更短的时间内改进和增强产品。

什么是3D打印过程？

简而言之，3D 打印包括添加过程，通过该过程将材料层一层一层地构建以创建 3D 对象。 3D 打印的类型可能因用途和使用的材料而异。 但是 3D 打印过程需要这些简单的步骤：

1. 您可以使用 PC 进行数字设计，使用 3D 扫描仪扫描 3D 对象或选择要打印的 3D 照片。
2. 您将需要计算机辅助设计 (CAD) 将您的图像转换为 STL 文件，以便您的 3D 打印机打印该对象。 流行的 CAD 软件包括 Morphi、BlocksCAD、TinkerCAD 等。
3. 您将需要根据您的特定需求选择用于打印 3D 对象的材料，这可能是塑料、陶瓷、金属或其他材料。
4. 最后，您按下“打印”，让您的 3D 打印机打印您的对象

什么是最好的 3D 软件？

如今，3D 打印在多个行业中的普及导致了众多 3D 设计程序的创建。 每个都有其用于不同的 3D 设计和打印方法的用途。 这是当今可用的最佳 3D 打印软件的精选。

形状

Onshape 配备 CAD、3D 打印工作流程、协作、分析、管理工具和一个包含 50 多个工程应用程序的 API。 它通过实时分析和对公司设计和制造流程的前所未有的可见性，帮助设计团队更快地协作并做出业务决策。 该 CAD 软件主要用于对先进机器人、生物医学设备、工业机械、农业设备和消费产品进行建模。 它的订阅价格很高，每位用户一年 1,500 美元。

犀牛

Rhinoceros 是一款功能强大且用途广泛的建模软件，用于创建 3D 设计。 您可以相对轻松地创建、编辑、分析、记录、渲染和动画 3D 模型。 主要由建筑设计师和室内设计师使用，它允许他们在施工前将空间可视化。 使用 Rhinoceros 时，您可以轻松地将手绘草图转换为 3D 可视化，而其复杂性、程度或大小不受硬件限制。 它可通过许可获得，每个许可 915 美元。

融合360

Fusion 360 适用于生产高级 3D 零件并需要同样先进的软件对其进行建模的任何人。 它被吹捧为最好的 CAD 软件套件之一，但它与 3D 打印密切相关。 Fusion 360 配备基于云的 3D 建模、CAD、CAM、CAE 和 PCB 软件平台，用于产品设计和制造。 它提供了广泛的应用程序来设计和设计适合设计、工程、电子和制造的产品。 明智的付款用户可以选择每月 60 美元的标准许可费，无需承诺或每年支付 347 美元。

TinkerCAD

Autodesk 的 TinkerCAD 是一款免费的在线 3D 建模和编码软件，专为初学者设计。 它具有直观的块构建概念，允许用户从一组基本形状开发模型。 TinkerCAD 带有一个包含数百万个文件的库，可帮助用户找到适合其特定项目的模型。 这款简单的软件可与第三方打印服务交互，并附带可在线或在课堂上使用的课程计划。 设计师、爱好者、教师或孩子可以使用它来制作玩具、原型、家居装饰、Minecraft 模型、珠宝等。

扎实的作品

Solidworks CAD 软件提供了一套用于制造、装配、模拟和 3D 打印的编辑​​工具。 它向 3D 打印的工业方面倾斜。 通过参数化设计，有助于阐明设计意图和设计响应之间的关系。 一个关键特性是它允许相互关联的属性，并且可以在更改一个属性时自动更改其特性。 此建模过程使用户能够为高性能零件和装配体创建 3D 模型。 通常由专业 3D 设计师使用，它分为标准、专业和高级三个等级。

最佳 3D 打印设计的 3D 打印技术

创建设计后，就可以打印了！ 您会发现各种各样的 3D 制造方法可供选择。 您选择的方法取决于您想要打印的材料以及产品的设计行业。 以下是 3D 打印方法及其用途的一些主要示例。

熔融沉积建模 (FDM)

被认为是最知名的增材制造形式之一，它的工作原理是将固体塑料或其他材料的细丝推入热端，然后将熔融材料的细流分层挤出，以构建所需的 3D 部件。 在这里，打印头的移动一次被控制一层，以定义打印的形状。

该工艺用于汽车、制造、医药和航空等行业的原型设计和快速制造。 它主要使用用于 3D 打印的塑料材料和聚合物，例如 ABS、聚碳酸酯 (PC)、聚乳酸 (PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PETG) 等。

立体光刻 (SLA)

立体光固化成型 (SLA) 或树脂打印是一种逐层打印的 3D 打印形式，使用液态塑料树脂，利用光硬化，使其发生化学反应以形成硬化塑料。 它可用于创建原型、模型、组件和计算机硬件。

此过程有助于创建精细的特征和光滑的表面光洁度。 它的应用包括制造、印刷定制工具、模具、珠宝、医药以及许多其他应用。 尽管立体光刻速度很快并且几乎可以产生任何设计，但它可能很昂贵。

材料喷射（Polyjet）

此过程的工作方式与喷墨打印类似，但不是在页面上放置墨水，而是从一个或多个打印头沉积液体材料层。 它有助于生成高度准确的全彩色视觉原型。 其应用可用于教学、汽车、医药、制作模具和铸造模型。

尽管它是一种精密工艺，但它是最昂贵的 3D 打印方法之一，其部件不坚固且随着时间的推移而退化。 这个过程也允许创建电子设备。

选择性激光熔化和选择性激光烧结 (SLM/SLS)

选择性激光熔化 (SLM) 技术使用高功率密度的激光将金属粉末熔化并熔合在一起。 它主要使用多种金属，包括钛、铜、镍、铝和钴，用于医疗、汽车、航空甚至珠宝等行业。

在这个过程中，您可以生产出具有优异物理性能的部件，这些部件通常比传统金属更坚固，并且具有良好的表面光洁度。 这在原型设计和工具中也很方便。

粘合剂喷射

粘合剂喷射工艺需要在构建平台上沉积一层薄薄​​的粉末材料，例如金属、聚合物树脂或陶瓷。 然后它滴下由打印头沉积的粘合剂以将颗粒粘合在一起。 粘合剂喷射用于各种应用，包括创建全彩原型、模具和低成本 3D 打印金属部件。

此过程中使用的常用材料是陶瓷和金属。 它还可用于工业应用、牙科和医疗设备、航空航天、零件铸造等。

熔丝制造 (FFF)

熔丝制造 (FFF) 是一种 3D 打印工艺，它使用热塑性材料的连续长丝。 长丝从一个大线轴通过一个移动的、加热的打印机挤出机头进料，并沉积在生长的工件上。 该工艺用于航空航天、医学、机器设计甚至食品领域的原型设计和快速制造等应用。

这个过程有助于融合多种材料，包括热塑性塑料、木材和金属注入的热塑性塑料，甚至是食物。 这被认为是最便宜的 3D 打印机技术之一，因为它使用廉价的材料。 切换材料也很容易，让您可以使用多种不同的材料进行快速打印。

电子束熔化 (EBM)

在电子束熔炼 (EBM) 中，原始金属粉末或线材被置于真空下，并通过电子束产生的热量熔合在一起。 热工艺有助于生产没有残余应力的零件，真空确保清洁和受控的环境

这种技术利用了整个金属粉末，从而产生了高密度产品。 因此，它主要用于医疗、航空和汽车行业。

数字光处理 (DLP)

数字光处理 (DLP) 类似于立体光刻，因为它使用光聚合物。 主要区别在于光源。 DLP 技术使用更传统的光源，例如带有液晶显示面板的弧光灯。 然后将其一次性应用于光聚合物树脂桶的整个表面，通常使其比立体光刻更快。 因此，它可以生产出具有出色分辨率的高精度 3D 打印部件，非常适合原型生产。

3D 打印的未来

3D 打印正在彻底改变制造业。 它为原型设计和制造提供了快速且经济实惠的解决方案。 它使制造过程民主化，曾经专业化和工具是工业成功的先决条件。 而 3D 打印现在正在迅速缩小差距。 3D 打印商业理念的应用不断涌现，跨越各行各业。 随着 3D 打印技术的不断改进，如果在不久的将来 3D 打印机将成为我们家庭和办公室的常见物品，请不要感到惊讶。

什么是简单的 3D 打印？

简单地说3D打印就是 一种创建三维立体对象的方法。 3D 对象是通过使用专门设计的 3D 打印机逐层构建而创建的。 您可以使用不同的材料打印 3D 对象，包括塑料、金属、陶瓷甚至食品。

3D打印与传统制造有什么区别？

传统制造需要熟练的劳动力、额外的材料，例如用于注塑成型的模具、工具等，以生产有限和专业的物品。 另一方面，3D 打印只需要 CAD 软件、PC、3D 打印机和打印材料即可在极短的时间内生产出环保的 3D 对象。

3D打印的主要用途是什么？

3D 打印为企业实现简单的原型制作提供了巨大的机会。 它还使他们能够创建难以用其他方法生产的设计以及构建高质量的产品。

图片： Depositphotos