免费初学者指南

欢迎来到3DPI“初学者3D打印指南”。无论您是3D打印技术还是仅仅要关闭一些知识差距,我们都会停止。到目前为止,我们大多数人都在某种程度上听到了3D打印的潜力。但是,通过本指南,我们正在为历史和3D打印的现实提供见解 - 流程,材料和应用程序 - 以及对可能导航的地方的测量思想。我们希望您能发现这是最全面的3D打印资源之一,无论您的技能水平如何,都在这里会有很多,以满足您的需求。

你准备好了吗?让我们开始吧!

01 - 3D打印基础知识

3D打印 - 也称为添加剂制造 - 已在金融时报和其他来源中引用,潜在的是大于互联网。有些人认为这是真的。许多其他人敦促这是这个非常令人兴奋的技术领域存在的非凡炒作的一部分。那么,真正的3D打印是什么,谁通常使用3D打印机?

概述

术语3D打印涵盖了一个主持流程和技术为不同的零件和产品提供完整的频谱能力材料。基本上,所有的过程和技术都具有共同的方式是在添加过程中通过层进行层的方式,与涉及减法方法或模塑/铸造方法的传统生产方法形成对比。应用程序三维印刷几乎在当天出现,因为这种技术继续穿越工业,制造商和消费者行业的更广泛和深入地渗透,这仅设置增加。这项技术部门的最常见的评论员同意,截至今天,我们只是开始看到3D打印的真正潜力。3DPI是一个可靠的3D打印的媒体来源,为您带来了所有最新的新闻,视图,流程开发和应用程序,因为它们在这个令人兴奋的字段中出现。此概述文章旨在为3DPI受众提供3D打印的可靠背景,就它(技术,流程和材料),其历史、应用领域和效益

简介 - 什么是3D打印?

3D打印是一种从三维数字模型制作物理对象的过程,通常通过铺设许多连续的材料层。它通过材料层添加层将数字物体(其CAD表示)与其物理形式带入其物理形式。

有几种不同的技术来3D打印一个对象。3D打印带来了两个基本的创新:以数字格式处理物体和通过添加材料制造新形状。

数字的

+

添加剂制造

科技对近代人类历史的影响可能比其他任何领域都要大。想想电灯泡、蒸汽机,或者更晚一些的汽车和飞机,更不用说万维网的不断崛起。这些技术在很多方面改善了我们的生活,开辟了新的途径和可能性,但通常需要时间,有时甚至是几十年,才能让技术真正的颠覆性变得明显。

人们普遍认为,3D打印或增材制造(AM)有巨大的潜力成为这些技术之一。目前,3D打印技术已经覆盖了许多电视频道、主流报纸和网络资源。有些人声称3D打印技术将终结我们所知的传统制造业,彻底改变设计,并给我们的日常生活带来地缘政治、经济、社会、人口、环境和安全方面的影响,这到底是什么?

3D打印背后最基本的分化原理是它是一种添加剂制造过程。并且这实际上是关键,因为3D打印是基于高级技术的基于高级技术的完全不同的制造方法,该方法在亚mm规模处构建零件。这与任何其他现有的传统制造技术不同。

传统的制造业普遍以人力劳动为基础,手工制造的意识形态可以追溯到法语单词“制造”本身的词源,但它也有一些局限性。然而,制造业已经发生了变化,机械加工、铸造、成型和成型等自动化过程都是(相对而言)新的、复杂的过程,需要机器、计算机和机器人技术。

然而,这些技术都要求从更大的块中减去材料,是否达到最终产品本身或生产用于铸造或模塑过程的工具,这是整体制造过程中的严重限制。

对于许多应用,传统的设计和生产过程强加了许多不可接受的限制,包括如上所述的昂贵的工具,固定装置,以及对复杂部件的组装的需求。此外,减量制造工艺(例如加工)可导致浪费的最高90%的原始材料块。相比之下,3D打印是通过以各种方式添加材料层,根据所使用的技术以各种方式添加素材层来创建对象的过程。为仍然试图了解概念的任何人来说,简化了3D打印背后的意识形态,可以将其自动与Lego块建立内容的过程。

3D打印是一种启用技术,鼓励和推动创新,以前所未有的设计自由,同时是一种减少禁止成本和交货时间的工具的过程。组件可以专门设计为避免具有复杂几何形状的装配要求,并且在无需额外成本创建的复杂功能。3D打印也被揭示为节能技术,可以通过制造过程本身提供环境效率,利用高达90%的标准材料,以及整个产品使用更轻,更强大的设计。

近年来,3D印刷超出了工业原型制作和制造过程,因为该技术对小公司甚至个体变得更加通便。一旦由于拥有3D打印机的规模和经济学,庞大的多国公司的域名,现在可以获得超过1000美元的3D打印机的规模和经济学。

这已将技术开放到更广泛的受众,随着指数采用率在所有方面继续均,越来越多的系统,材料,应用,服务和辅助。

02 -3D打印的历史

最早的3D打印技术第一次成为可见在80年代末,当时他们被称为快速原型(RP)技术。这是因为流程最初被认为是一种快速且更具成本效益的方法,用于在行业内创建产品开发原型。有趣的是,RP技术的第一个专利申请是1980年5月在日本由Kodama博士提出的。不幸的是,Kodama博士在申请后一年的截止日期前没有提交完整的专利说明书,考虑到他是一名专利律师,这尤其糟糕!然而,实际上,3D打印的起源可以追溯到1986年,当时第一个专利颁发的立体光刻设备(SLA)。这项专利属于其中一个查尔斯(查克)赫尔谁在1983年首次发明了他的SLA机器。赫尔继续共同找到3D Systems Corporation - 今天是在3D打印领域经营的最大和最丰富的组织之一。

3D Systems’ first commercial RP system, the SLA-1, was introduced in 1987 and following rigorous testing the first of these system was sold in 1988. As is fairly typical with new technology, while SLA can claim to be the first past the starting post, it was not the only RP technology in development at this time, for, in 1987,卡尔戴斯卡尔谁在德克萨斯大学工作,在美国提交了一个专利的选择性激光烧结(SLS)RP过程。该专利于1989年发布,SLS稍后获得了DTM Inc的许可,后来被3D系统获取。1989年也是这一年斯科特·克鲁姆是Stratasys Inc.的联合创始人提交了融合沉积建模的专利(FDM) - 本公司仍然持有的专有技术,但也是许多入门机器使用的过程,基于开源重新应用模型,即今天多产。FDM专利于1992年发给Stratasys。在欧洲,1989年,德国的EOS GmbH也在形成的成立汉斯·兰格。在与SL工艺的延迟之后,EOS的研发重点在很大程度上放在激光烧结(LS)过程中,这继续从强度达到强度。如今,EOS系统在全球范围内认可为其质量输出,为3D打印的工业原型制作和生产应用。EOS于1990年销售了其第一个“立体声”系统。该公司的直接金属激光烧结(DMLS)工艺由初级项目与伊斯兰电解芬兰的初始项目产生,后来被EOS获取。

这些年来,其他3D印刷技术和过程也在这些年来,即由威廉硕士,由迈克尔FeIygin的米科尔菲艮第(SGC)最初专利的层压对象制造(LOM)最初专利的弹道粒子制造(BPM)最初由Itzchak Pomerantz等专利al and ‘three dimensional printing’ (3DP) originally patented by Emanuel Sachs et al. And so the early nineties witnessed a growing number of competing companies in the RP market but only three of the originals remain today — 3D Systems, EOS and Stratasys.

Throughout the 1990’s and early 2000’s a host of new technologies continued to be introduced, still focused wholly on industrial applications and while they were still largely processes for prototyping applications, R&D was also being conducted by the more advanced technology providers for specific tooling, casting and direct manufacturing applications. This saw the emergence of new terminology, namely Rapid Tooling (RT), Rapid Casting and Rapid Manufacturing (RM) respectively.

在商业运营方面,1996年,Arcam成立了1996年的Arcam,1998年推出的Objet Geometries(建立的真空铸造OEM)在2000年推出了SLM技术,Arcam在1997年建立了1996年,Arcam在2000年推出了SLM技术的成立。EnvisionTec.成立于2002年,外来2005年成立于2005年,作为Extrude Hone Corporation的拆卸,Sciaky Inc基于其专有电子束焊接技术开创了其自身的添加剂过程。这些公司都致力于在全球市场上运营的西方公司的行列。术语还随着制造应用的增殖和所有方法的接受的伞长术语进化也是添加剂制造(AM)。值得注意的是,东半球发生了许多平行的发展。然而,这些技术,虽然本身就是重要的,但享受一些当地成功,并没有真正影响全球市场。

在中期的中期期间,该部门开始表现出不同多样化的迹象,这两个特定的重点领域今天更加明确定义。首先,有3D印刷的高端,仍然非常昂贵的系统,旨在为高价值,高度设计,复杂的零件生产的部分生产。这仍然是正在进行的 - 而且增长 - 但结果才真正开始在航空航天,汽车,医疗和精美珠宝领域的生产应用中可见,因为多年的研发和资格现在正在偿还。一个很好的交易仍然落后于闭门和/或在非披露协议(NDA)之后。在频谱的另一端,一些3D打印系统制造商正在开发和推进“概念制定者”,因为当时被调用。具体而言,这些是3D打印机,使得专注于改善概念开发和功能原型,这些原型专门被开发为办公和用户友好,经济高效的系统。今天的桌面机器的前奏。然而,这些系统仍然非常适合工业应用。

回头看,风暴前真的是平静的。

在低端市场——如今被视为中档的3D打印机——随着打印精度、速度和材料的不断提高,出现了价格战。

2007年,市场从3D系统中看到了第一个低于10,000美元的系统,但这从来没有相当击中它应该的标记。这部分原因是系统本身,也是其他市场影响。那个时候的圣杯是为了获得5000美元的3D打印机 - 这是由许多行业的内部人员,用户和评论员看到的3D打印机,作为向更广泛的受众开放3D打印技术的关键。在那一年的大部分时间里,抵达了高度预期的桌面工厂 - 许多预测的是那些圣杯的实现 - 被告警作为观看的人。随着组织在奔跑到生产的情况下,它没有任何东西。桌面工厂及其领导者,Cathy Lewis,于2008年通过3D系统获得了IP,而且却消失了。事实证明,2007年实际上是那个确实标记了可访问3D打印技术的转折点的年度 - 尽管很少有人在当时实现它 - 随着重新装修现象扎根。博士Bowyer据建立了早期的开源,自我复制3D打印机的Repap概念,在2004年中,随着一些繁重的歌曲,他的团队在浴室中的一些重物,最重要的是,奥利弗和罗伊斯·琼斯使用沉积过程的概念到3D打印机的原型。2007年是拍摄开始展示的一年和这种胚胎,开源3D打印运动开始获得可见性。

但直到2009年1月,第一个商业上可获得的3D打印机 - 以销售为基础的套件和基于重新概念。这是BFB Rapman 3D打印机。同年4月紧随其后的是Makerbot Industries,其创始人在大量投资之后偏离开源哲学的转载,这是大量涉及转载的发展。自2009年以来,已经出现了一系列类似的沉积打印机,并具有边缘独特的销售点(USPS),他们继续这样做。这里有趣的二分法是,虽然转回现象已经引起了一整个商业,入门级3D打印机的新部门,但转回社区的欧洲议会均是关于3D打印和在海湾商业化的开源开发。

2012年是替代3D打印工艺在市场入门级引入的一年。B9Creator(利用DLP技术)首先在6月出现,接着是Form 1(利用立体平版印刷)在12月。这两款游戏都是通过融资网站Kickstarter推出的,并且都获得了巨大的成功。

由于市场发散,工业水平的重大进展与能力和应用,2012年增长制造商运动中的意识和摄取的显着提高也是许多不同主流媒体渠道在技术上拾取的年度。2013年是一年大幅增长和合并。最值得注意的动作之一是通过Stratasys获取Makerbot。

迄今为止,第3次,有时甚至,4岁的工业革命,不可能被剥夺,是3D打印在工业领域的影响以及3D打印展示消费者未来的巨大潜力。在我们面前潜在的潜力仍然会展开什么。

03 - 3D打印技术

任何3D打印过程的起点是3D数字模型,可以使用各种3D软件程序 - 在行业中创建,这是3D CAD,对于制造商和消费者有更简单,更可访问的程序可用 - 或扫描3D扫描仪。然后将模型“切片”成层,从而将设计转换为3D打印机可读的文件。然后根据设计和过程分层由3D打印机处理的材料。如上所述,有许多不同类型的3D印刷技术,以不同的方式处理不同的材料来创建最终对象。现在,功能塑料,金属,陶瓷和沙子都是常规用于工业原型制作和生产应用的。还正在研究3D印刷生物材料和不同类型的食物。一般来说,在市场的进入水平,材料更有限。塑料目前是唯一广泛使用的材料 - 通常是ABS或PLA,但越来越多的替代品,包括尼龙。还有一个越来越多的进入级机器,适用于食品,例如糖和巧克力。

这个怎么运作

不同类型的3D打印机每个都采用不同的技术这个过程不同的材料以不同的方式。重要的是要理解3D打印最基本的限制 - 在材料和应用方面 - 是没有“一个解决方案”适合所有人。例如,一些3D打印机处理粉末材料(尼龙,塑料,陶瓷,金属),其利用粉末的光/热源与粉末的烧结/熔融/熔丝层一起以限定的形状。其他过程聚合物树脂材料并再次利用光/激光固化超薄层中的树脂。精细液滴的喷射是另一个3D打印过程,让人想起2D喷墨印刷,但用墨水和粘合剂具有优异的材料来固定层。也许最常见且易于识别的过程是沉积的,这是大多数入门级3D打印机采用的过程。该方法通过加热的挤出机以细丝形式挤出塑料,通常是PLA或ABS以形成层并产生预定形状。

由于部件可以直接打印,因此可以生产非常详细和复杂的对象,通常具有内置的功能和否定对组装的需求。

然而,压力的另一个重要点是,没有一个3D打印过程作为当今的插头和播放选项。在按下打印之前有许多步骤,一旦零件关闭打印机,这些步骤通常被忽视。除了为3D打印设计的现实之外,这可能需要苛刻,文件准备和转换也可以证明耗时和复杂,特别是对于在构建过程中需要复杂的支持的部分。但是,对于这些功能,软件的持续更新和升级,情况正在提高。此外,一旦关闭打印机,许多部件需要进行整理操作。支持拆卸是一种用于需求支持的过程的显而易见的一种,但其他包括砂光,漆,涂料或其他类型的传统整理触摸,这通常需要手动完成,并且需要技能和/或时间和耐心。

04 - 3D打印过程

立体刻录

立体刻度(SL)被广泛识别为第一3D打印过程;肯定是第一个被商业化的。SL是一种基于激光的方法,其适用于光聚合物树脂,其与激光器反应,并以非常精确的方式形成固体以产生非常精确的部件。它是一种复杂的过程,但简单地,光聚合物树脂在含有内部的可移动平台中保持在VAT中。激光束根据提供给机器的3D数据(如填充物)的3D数据,在树脂的表面上引导在X-Y轴上,由此树脂精确地硬化激光击中表面的位置。一旦图层完成后,VAT内的平台通过分数(在Z轴上)下降,并且随后的层被激光跟踪。这将继续,直到整个对象完成,并且可以将平台从VAT中抬起以进行拆卸。

由于SL过程的性质,它需要一些部件的支持结构,特别是具有悬垂或底切的那些。需要手动删除这些结构。

就其他后处理步骤而言,需要清除使用SL打印的许多对象3D,并固化。固化涉及使部件在烤箱状机中进行强烈的光,以完全硬化树脂。

立体光刻通常被认为是具有优异表面光洁度的最精确的3D印刷过程之一。然而,限制因素包括所需的后处理步骤以及材料随时间的稳定性,这可能变得更加脆弱。

DLP.

DLP - 或数字光处理 - 是立体光刻的类似过程,因为它是一种与光聚合物合作的3D打印过程。主要区别是光源。DLP使用更传统的光源,例如电弧灯,具有液晶显示面板或可变形镜装置(DMD),其在单次通过中施加到光聚合物树脂的整个表面上,通常是制造比SL更快。

还喜欢SL,DLP具有具有优异分辨率的高度精确的部件,但其相似性还包括对支持结构和后固化的相同要求。然而,DLP通过SL的一个优点是,只需要一种浅层的树脂来促进该过程,这通常导致较少的浪费和更低的运行成本。

激光烧结/激光熔化

激光烧结和激光熔化是可互换的术语,其参考基于激光的3D印刷过程,其适用于粉末材料。根据送入机器的3D数据,在X-Y轴上沿着紧凑的粉末材料的粉末床追踪激光器。当激光器与粉末材料的表面相互作用时,它烧成,或熔化,彼此形成固体。当每个层完成时,粉末床逐渐下降,并且在激光器的下一次通过之前,辊将粉末平滑在床的表面上,以便形成随后的层并与前一层融合。

构建室完全密封,因为在特定于粉末材料的熔点的过程中需要保持精确的温度。完成后,将整个粉末床从机器中取出,可以移除多余的粉末以留下“印刷”零件。该方法的关键优点之一是粉末床用作用于悬垂和底切的过程支撑结构,因此可以通过该过程以任何其他方式制造的复杂形状。

然而,在缺点上,由于激光烧结所需的高温,冷却时间可以相当大。此外,孔隙度是这种过程的历史问题,而虽然对完全密集的部件进行了显着改善,但一些应用仍然需要用另一种材料渗透以改善机械特性。

激光烧结可以加工塑料和金属材料,尽管金属烧结需要更高的动力激光和更高的过程温度。用该过程产生的部件比用SL或DLP强大强大,尽管通常表面光洁度和精度不如。

挤出/ FDM / FFF

利用热塑性材料挤出的3D印刷是易于最常见的 - 可识别的3DP过程。该过程的最受欢迎的名称是融合沉积建模(FDM),因为它的寿命,但这是一个商品名,由Stratasys,最初开发它的公司注册。自20世纪90年代初期以来,Stratasys的FDM技术已经存在,今天是一个工业级3D打印过程。然而,自2009年以来出现的入门级3D打印机的增殖主要利用类似的过程,通常被称为自由形式制造(FFF),但由于仍然由Stratasys仍然持有的专利,以更基本的形式。最早的重新装载机器和所有后续演变 - 开源和商业挤出方法。但是,遵循Stratasys的专利侵权申请反对Afinia由于所有的机器都有可能被Stratasys列为专利侵权的最前线,因此入门级终端市场将如何发展仍是个问号。

该过程通过熔化塑料细丝,通过加热的挤出机,当时的加热挤出机的层,在根据提供给打印机的3D数据的构建平台上。每层硬化,因为它被沉积并键合到前一层。

Stratasys为其FDM工艺开发了一系列专有的工业级材料,适用于一些生产应用。在市场的入门级结束时,材料更有限,但范围正在增长。入门级FFF 3D打印机最常见的材料是ABS和PLA。

FDM / FFF进程需要支持结构的任何应用悬垂几何形状。对于FDM,这需要第二种水溶性材料,这使得一旦打印完成,就允许支撑结构相对容易地冲走。或者,可以通过手动将它们从部件上捕获它们来除去分离的支撑材料。支持结构或缺乏通常是进入级FFF 3D打印机的限制。然而,由于系统已经进化并改善以合并双挤出头,因此它变得越来越少。

就生成的模型而言,来自Stratasys的FDM过程是一个准确和可靠的过程,相对办公室/工作室友好,尽管可能需要大量的后处理。在入门阶段,正如预期的那样,FFF过程产生的模型要差得多,但情况正在不断改善。

对于某些部件几何形状和层到层的粘附可能是一个问题的过程,这可能是一个问题,导致部分不含水。同样,使用丙酮的后处理可以解决这些问题。

喷墨

有两个3D打印过程利用喷射技术。

粘合剂喷射:在喷射的材料是粘合剂的情况下,并选择性地将其喷射到部分材料的粉末床中,以便一次将其熔合成层以创建/打印所需部分。与其他粉末床系统的情况一样,一旦完成层,粉末床逐渐下降,滚子或叶片在喷射头的下一次通过之前将粉末平滑在床的表面上,用粘合剂随后的层形成并与前一层融合。

此过程的优点如同与SLS相同,包括对支撑件的需求被否定,因为粉末床本身提供该功能。此外,可以使用一系列不同的材料,包括陶瓷和食物。该过程的进一步独特优势是能够容易地添加全彩色调色板,该调色板可以添加到粘合剂中。

然而,直接从机器导致的部件与烧结过程不那么强,并且需要后处理以确保耐用性。

材料喷射:3D打印过程,其中实际构建材料(液体或熔融状态)通过多次喷射头选择性地喷射(与其他同时喷射支撑材料)。然而,这些材料倾向于是液体光聚合物,其用UV光的通过,因为每层沉积每层。

该产品的性质允许同时沉积一系列材料,这意味着单个部件可以由具有不同特性和性能的多种材料生产。材料喷射是一种非常精确的3D打印方法,以非常光滑的光洁度生产精确的零件。

选择性沉积层压(SDL)

SDL是由MCOR技术开发和制造的专有3D打印过程。在1990年的Helisys开发的层压物体制造(LOM)过程中,由于分层和塑造纸的相似性来形成最后一部分,有一个诱惑。但是,这就是任何相似性结束的地方。

SDL 3D打印过程使用标准复印纸通过图层构建零件层。每个新层使用粘合剂固定到上一层,该粘合剂根据提供给机器的3D数据选择性地应用。这意味着在将成为部分的区域中沉积更高的粘合剂密度,并且在将作为支撑件的周围区域施加大得多的粘合剂密度,确保相对容易的“除草”或支撑脱模。

在从供纸机构进入3D打印机的新纸张之后并将在上一层上的选择性施加的粘合剂上放置在上一层上,将构建板移动到加热板,并施加压力。这种压力确保了两张纸之间的正键。然后,构建板返回到构建高度,可调节碳化钨刀片一次切割一张纸,追踪物体轮廓以产生部分的边缘。当该切割序列完成时,3D打印机沉积下一层粘合剂,直到部件完成。

SDL是少数能够使用CYMK调色板生产全彩色3D打印部件的3D打印过程之一。因为这些部件都是标准纸张,不需要后处理,所以它们是完全安全环保的。该工艺无法与其他3D打印工艺竞争的地方是在生产复杂的几何形状和建造尺寸受原料的尺寸限制。

ebm.

电子束熔化3D打印技术是由瑞典公司Arcam开发的专有过程。该金属印刷方法与从金属粉末的零件的形成方面非常相似。施加零件的直接金属激光烧结(DMLS)过程。关键差异是热源,因为名称表明是电子束,而不是激光,这意味着在真空条件下进行过程。

EBM具有在各种金属合金中创造完全密集的部件,甚至是医疗等级,因此该技术对于医疗行业的一系列生产应用特别成功,特别是植入物。然而,其他高科技领域,如航空航天和汽车也向EBM技术提供了制造实现。

05 - 3D印刷材料

自技术早期以来,可用于3D印刷的材料已经走了很长的路。现在存在各种不同的材料类型,其在不同的状态(粉末,长丝,颗粒,颗粒,树脂等)提供。

特定材料现在通常是为执行专用应用的特定平台(例如牙科部门)开发的,其材料属性更适合应用。

但是,现在有许多不同的3D打印机供应商的专有材料太多了,以便在这里覆盖它们。相反,本文将以更通用的方式查看最受欢迎的材料类型。还有几种脱颖而出的材料。

塑料

尼龙或聚酰胺通常以粉末形式使用,烧结过程或具有FDM工艺的长丝形式。它是一种强大的柔性且耐用的塑料材料,已证明3D打印可靠。它自然是白色的,但它可以是着色的 - 印刷前或印刷后。该材料也可以用粉末铝组合(以粉末形式)组合,以产生用于烧结铝的另一种常见的3D印刷材料。

ABS是另一种用于3D打印的常用塑料,广泛用于长丝形式的入门级FDM 3D打印机。它是一种特别强大的塑料,有各种各样的颜色。可以从多个非局部来源以灯丝形式购买ABS,这是它如此受欢迎的另一个原因。

PLA是一种生物可降解的塑料材料,这是由于这种原因为3D打印而获得牵引力。它可以用于DLP / SL工艺的树脂形式以及FDM工艺的长丝形式。它以各种颜色提供,包括透明,已被证明是用于3D打印应用的有用选择。然而,它与ABS不如耐用或灵活。

Laywood是一个专门开发的3D打印材料,用于入门级挤出3D打印机。它有长丝形式,是木/聚合物复合物(也称为WPC)。

金属

越来越多的金属和金属复合材料被用于工业级3D打印。其中最常见的两种是铝和钴衍生物。

最强,因此最常用的3D印刷金属是粉末形式的不锈钢,用于烧结/熔融/ EBM工艺。它是自然的银色,但可以用其他材料镀成金或青铜效果。

在过去的几年里,黄金和银已被添加到可以直接印刷3D的金属材料系列,在珠宝领域的明显应用。这些都是非常强的材料,并以粉末形式加工。

钛是最强烈的金属材料之一,已用于3D印刷工业应用一段时间。以粉末形式供应,可用于烧结/熔融/ EBM过程。

陶瓷

陶瓷是一种相对较新的材料,可用于3D打印,具有各种成功。用这些材料说明的特定事项是,印刷后,陶瓷部件需要经过相同的过程作为使用传统生产方法制成的任何陶瓷部件 - 即射击和玻璃。

标准A4复印机纸是由MCOR技术提供的专有SDL过程采用的3D打印材料。该公司对其他3D打印供应商运营了一个明显不同的商业模式,即机器的资本支出位于中档,但重点是可以在本地购买的易于获得的,经济高效的材料供应。3D用纸制成的印花型号是安全的,环保的,易于可回收的,不需要后处理。

生物材料

对于一系列医疗(和其他)应用,有大量的研究进入了3D印刷生物材料的潜力。正在在一些领导机构调查生活组织,以便开发包括打印用于移植的人体器官的应用,以及用于更换身体部位的外部组织。此领域的其他研究主要集中在开发食物的东西 - 是素质的肉类。

食物

在过去的几年里,3D印刷食品物质的挤出机的实验急剧增加。巧克力是最常见的(和可取的)。还有打印机与糖合作,有意大利面和肉类的一些实验。展望未来,正在进行研究,利用3D印刷技术生产完全平衡的整餐。

其他

最后,拥有独特(专有)材料提供的一家公司是Stratasys,其数字材料为Objet Connex 3D打印平台。该产品意味着标准Objet 3D打印材料可以在印刷过程中组合 - 以各种和特定的浓度 - 形成具有所需性质的新材料。最多可实现最多140种不同的数字材料以不同的方式将现有的主要材料组合。

06 - 3D打印全球效果

全球对制造业的影响

3D打印已经对产品的制造方式产生了影响——这种技术的本质允许人们以新的方式思考制造过程中的社会、经济、环境和安全影响,并产生普遍有利的结果。

此声明背后的一个关键因素是3D打印有可能将生产更接近最终用户和/或消费者,从而降低了当前供应链限制。3D打印的定制价值和生产小型生产批次的能力是一种肯定的方式,以实现消费者和减少或否定库存和股票打桩 - 类似于亚马逊经营业务的东西。

运输备件和来自世界的一个部分到另一个部分的产品可能会变得过时,因为备件可能是在现场印刷的3D。这可能对企业的大小,军事和消费者在未来的全球范围内运作和互动的重大影响。许多人的最终目标是为了消费者在家中运营自己的3D打印机,或者在他们的社区内,由此可以通过Internet下载任何(可自定义)产品的数字设计,并且可以发送到打印机,该打印机已加载到打印机用正确的材料。目前,有一些关于这是否会通过的辩论,以及关于可能发生的时帧更严格的争论。

广泛采用3D打印可能导致许多已经发明产品的重新发明,当然,甚至更大的全新产品。今天,可以使用3D打印机创建不可能的形状和几何形状,但旅程真的只刚开始。许多人认为3D打印有很大的潜力可以将增长注入创新并带回当地的制造。

对全球经济的潜在影响

3D印刷技术的使用对全球经济有潜在的影响,如果全世界采用。从当前模型转向当前模型到基于本地化生产的基于需求,现场定制的生产模式可能会降低出口和进口国家之间的不平衡。

3D打印将有可能创建新的行业和全新的职业,例如与3D打印机的生产相关的行业。有机会在3D打印周围进行专业服务,从新形式的产品设计师,打印机运营商,材料供应商一直到知识产权法律纠纷和定居点。盗版是目前与许多IP持有人的3D打印相关的关注。

3D印刷对发展中国家的影响是一把双刃剑。积极效应的一个例子是通过再循环和其他本地材料降低制造成本,但制造业工作的损失可能会严重袭击许多发展中国家,这需要克服时间。

发达国家,将从3D印刷中获得最大的影响,越来越老的社会和年龄人口统计学的转变是与生产和劳动力有关的关注。此外,3D印刷医疗使用的健康益处将为一个老化的西方社会提供良好。

07 - 3D打印福利和价值

3D打印,无论是在工业,本地还是个人层面,都带来了一系列福利,即传统的制造方法(或原型)根本不能。

定制

3D打印过程允许大规模定制——根据个人需求和要求定制产品的能力。即使在同一个制造室内,3D打印的本质也意味着,可以根据最终用户的要求,在不增加工艺成本的情况下,同时制造许多产品。

复杂

3D打印的出现已经看到产品的增殖(在数字环境中设计),涉及复杂程度,这根本无法以任何其他方式生产。虽然设计师和艺术家造成了令人印象深刻的视觉效果,但它也对工业应用产生了重大影响,因此正在开发出现的应用程序,以使证明既较浅,比其前辈更强大的复杂组件。在航空航天领域出现了显着用途,其中这些问题重要性。

工具少

对于工业制造,产品开发过程中最具成本,时间和劳动密集型阶段之一是生产工具的生产。对于低至中等体积应用,工业3D打印或添加剂制造 - 可以消除工具生产的需求,,,,,,,,,,,,是与其相关的成本,交付时间和劳动力。这是一个极具吸引力的命题,即越来越多的数量或制造商正在利用。此外,由于上述复杂优点,产品和部件可以专门设计,以避免具有复杂几何形状和复杂特征的装配要求,进一步消除了与组装过程相关的劳动力和成本。

可持续/环保

3D printing is also emerging as an energy-efficient technology that can provide environmental efficiencies in terms of both the manufacturing process itself, utilising up to 90% of standard materials, and, therefore, creating less waste, but also throughout an additively manufactured product’s operating life, by way of lighter and stronger design that imposes a reduced carbon footprint compared with traditionally manufactured products.

此外,在满足当地制造模式方面,3D打印呈现出色的承诺,由此在所需的地方提供产品 - 消除全球运输高卷产品的巨大库存和不可持​​续的物流。

08 - 3D打印应用

3 d打印技术的起源在“快速成型”的原则建立在工业原型作为一种加速产品开发的早期阶段的快速而简单的方法生产原型,允许多个迭代的产品更快、更有效地到达在一个最佳的解决方案。这在整个产品开发过程的一开始就节省了时间和金钱,并确保了生产工具之前的信心。

原型仍然可能是最大的,即使有时忽略了3D打印的应用。

该过程和材料的开发和改进,自3D打印用于原型设计以来,在产品开发过程链中进一步播放了应用的过程。利用不同流程的优点,开发了工具和铸造应用。同样,这些应用程序越来越多地用于工业部门。

同样,对于最终制造业务,改进正在继续促进吸收。

就在所有这些广谱应用中的工业3D印刷中受益的工业垂直市场方面,以下是基本故障:

医疗和牙科

医疗部门is viewed as being one that was an early adopter of 3D printing, but also a sector with huge potential for growth, due to the customization and personalization capabilities of the technologies and the ability to improve people’s lives as the processes improve and materials are developed that meet medical grade standards.

3D打印技术被用于许多不同的应用。除了制作原型以支持医疗和牙科工业的新产品开发外,还利用这些技术为下游的牙冠金属铸件制作图案,并制造工具,在这些工具上用真空成型塑料来制作牙齿对准器。直接制造的技术也利用股票的物品,如髋关节和膝关节植入物,和定制不同的产品,如助听器,矫正的鞋垫的鞋子,个性化的假肢和一次性植入病人患有疾病,如关节炎、骨质疏松症和癌症,还有事故和外伤受害者。针对特定手术的3D打印手术指南也是一种新兴的应用,它可以帮助外科医生的工作和患者的康复。3D打印皮肤、骨骼、组织、药物甚至人体器官的技术也在发展中。然而,这些技术距离商业化仍有几十年的时间。

航天

与医疗领域一样,航空航天领域以最早的形式为3D印刷技术的早期采用,以便产品开发和原型。这些公司通常与学术和研究机构合作,一直在锐利的结束或推动制造应用技术的界限。

由于飞机开发的危急性质,R&D要求奋斗,标准是关键的,工业级3D打印系统通过它们的步伐。工艺和材料开发已经看过,为航空航天部门开发的许多关键应用 - 以及一些非关键零件在飞机上就是飞机。

知名用户包括GE / Morris Technologies、Airbus / EADS、Rolls-Royce、BAE Systems和Boeing。虽然这些公司中的大多数确实采取了现实的方法来处理他们现在正在做的技术,其中大部分是研发,一些确实对未来非常乐观。

汽车

快速抗议技术的另一个普遍提升者 - 3D印刷最早的化身 - 是汽车领域。许多汽车公司 - 特别是在电机运动和F1的尖端 - 遵循与航空航天公司类似的轨迹。首先(和仍然)使用原型应用的技术,但是开发和调整其制造过程,融入了改进材料的益处和汽车部件的最终结果。

许多汽车公司现在也在展望3D打印的潜力,以便在备用/替换件的生产方面履行销售功能,按需,而不是持有巨大的库存。

首饰

传统上,珠宝的设计和制造过程总是需要高水平的专业知识和涉及特定学科的知识,包括制造、模具制造、铸造、电镀、锻造、银/金锻造、石材切割、雕刻和抛光。这些学科中的每一个都经过了多年的发展,在应用到珠宝制造时,每一个都需要技术知识。投资铸造就是一个例子,它的起源可以追溯到4000多年前。

对于珠宝部门,3D印刷已被证明特别破坏性。有很多兴趣 - 和吸收 - 基于3D打印如何,并将有助于这行业的进一步发展。从3D CAD和3D打印使新的设计自由,通过改善珠宝生产的传统工艺一直来指导3D印刷生产消除了许多传统步骤,3D打印已经 - 并继续拥有 - 对这一部门的巨大影响。

艺术/设计/雕塑

艺术家和雕塑家参与3D打印在无数不同的方式,以探索形式和功能的方式,以前不可能。无论是单纯寻找新的原创表达,还是向老大师学习,这是一个高度紧张的部门,越来越多地寻找与3D打印工作的新方法,并将结果介绍给世界。有许多艺术家,现在已经成名为自己专门与3D建模,3D扫描和3D打印技术。

  • 约书亚·霍克
  • 定日化
  • Jessica Rosenkrantz神经系统
  • PIA Hinze.
  • 尼克Ervinck
  • Lionel Dean.
  • 还有许多人。

3D扫描的学科与3D打印一起为艺术界带来了新的维度,然而,在艺术家和学生现在拥有经过验证的方法,可以再现过去大师的工作,并创造古代(更近期)的确切复制品密切研究的雕塑 - 艺术品,否则他们将无法亲自与人互动。Cosmo Wenman的作品在这一领域特别启发。

体系结构

建筑模型长期以来一直是3D打印工艺的主食,为建筑师视力的准确演示模型制作。3D打印提供了一种相对快速,简单,经济可行的可行方法,可直接从3D CAD,BIM或其他建筑师使用的其他数字数据生产详细型号。许多成功的建筑公司,现在通常使用3D打印(在房屋或作为服务中)作为他们工作流程的关键部分,以增加创新和改进的沟通。

最近一些有远见的建筑师正在寻求3D打印作为直接施工方法。在这一前面的一些组织中进行了研究,最符合的Loughborough大学,轮廓制作和宇宙建筑。

时尚

随着3D打印过程在分辨率和更柔韧的材料方面有所改善,一个工业,以实验和令人愤慨的陈述而闻名,已经前进。我们当然谈论时尚!

3D印刷配件包括鞋子,头部,帽子和袋子都致电全球跑步。一些更有远见的时装设计师已经证明了高级时装,披肩,全身长袍的技术的能力,甚至是世界各地的不同时尚场地的服装。

Iris Van Herpen应该特别提及这静脉的领先先驱。她制作了许多集合 - 在巴黎的人行道和米兰建模 - 包含3D打印来炸毁“正常规则”,不再适用于时装设计。许多人遵循了,并继续在她的脚步上遵循,通常是完全原始的结果。

食物

虽然延迟了3D打印党,但食物是一种新兴应用程序(和/或3D印刷材料),让人们非常兴奋,并且有可能真正将该技术置于主流中。毕竟,我们将永远,需要吃饭!3D印刷是作为准备和呈现食物的新方式。

初始的Forays进入3D印刷食物含有巧克力和糖,这些发展仍在继续采用特定的3D打印机击中市场。一些其他早期的食物实验,包括在细胞蛋白质水平的“肉”的3D印刷。最近意大利面是另一种正在研究3D印刷食物的食物组。

期待未来的3D印刷也被视为完整的食品制备方法和以全面健康的方式平衡营养素的方式。

消费者

3D打印供应商的圣杯是消费者3D打印。对于这是可行的未来,有一个广泛的辩论。目前,由于进入级别存在的可访问性问题(消费者机器),消费者摄取量很低。通过较大的3D系统和Makerbot等3D打印公司在此方向上进行了前往,作为Stratasys的子公司,因为它们试图使3D打印过程和辅助组件(软件,数字内容等)更可访问和用户-友谊赛。目前有三种主要的方式,街上的人可以与消费产品的3D印刷技术互动:

  • 设计+打印
  • 选择+打印
  • 选择+ 3D打印服务履行

09 - 词汇表

3dp.3D打印

ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯

添加剂制造

CAD / CAM计算机辅助设计/计算机辅助制造

CAE.计算机辅助工程

DLP.数字光处理

迪尔德直接金属沉积

DMLS.直接金属激光烧结

ebm.电子束熔化

eva.乙烯乙酸乙酯

FDM融合沉积建模(Stratratasys的商标)

FFF.自由形状制造

镜片激光工程网整形(SNL的商标,许可授权为Optomec)

LS.激光烧结

pl聚乳酸

关于逆向工程

R M快速制造

rp.快速原型设计

RT.快速工具

sl立体刻录

SLA.立体刻度仪设备(3D系统的注册商标)

SLM.选择性激光熔化

SLS.选择性激光烧结(3D Systems的注册商标)

STL / .stl.立体Lithograpic