Cele șapte tipuri majore de tehnologii de imprimare 3D

3D printing, also called additive manufacturing, covers several distinct processes. Though different, they all share the same key steps. For instance, all 3D printing starts with a digital model, as it's a digital based technology. The part or product is first designed using CAD software or obtained from a digital library as an electronic file. Then, preparation software slices the design file into straturi pentru a crea instrucțiuni de cale pentru ca imprimanta 3D să urmeze .

De ce șapte tipuri?

Fabricarea aditivă poate fi clasificată pe baza produselor pe care le produce sau a materialelor pe care le folosește . ISO a clasificat -o în șapte tipuri generale . Cu toate acestea, aceste șapte categorii de imprimare 3D se străduiesc, de asemenea, să acopere numărul tot mai mare de sub -tipuri tehnice și tehnologii hibride {.}

Extrudarea materialelor Imprimare 3D

Material extrusion lives up to its name: materials are pushed through a nozzle. Typically, the material is a plastic filament, which is melted and extruded through a heated nozzle. The printer deposits the material onto the build platform along a tool path generated by software. The filament then cools and solidifies to form a solid object. This is the most common Forma de imprimare 3D ., deși sună simplu, luând în considerare varietatea de materiale care pot fi extrudate, inclusiv materiale plastice, metale, beton, bio geluri și diverse alimente, aceasta este de fapt o categorie foarte largă . 3 D imprimante de acest tip de preț de la 100 USD până la tensi de mii de dolari .}} de la 100 USD până la tensi de mii de dolari .}} de la 100 USD până la tensi

 Subtipuri de extrudare a materialelor: Modelarea depunerii fuzionate (FDM), Imprimare 3D pentru construcție, imprimare micro 3D, imprimare bio 3D .
 Materiale: materiale plastice, metale, alimente, betoane, etc. .
 Precizie dimensională: ± 0 . 5% (limită inferioară ± 0,5mm).
 Aplicații comune: prototipare, carcase electrice, testare și potrivire, jiguri și corpuri, modele pentru turnare, clădiri, etc. .
 Avantaje: cea mai mică metodă de imprimare 3D cu costuri cu o gamă largă de materiale .
 Dezavantaje: În general, performanța materială mai scăzută (rezistență, durabilitate, etc. .) și de obicei o precizie dimensională mai mică .

1. Modelarea depunerii fuzionate (FDM)
 

Piesele FDM pot fi realizate pe diverse imprimante 3D folosind metale sau materiale plastice

There's a multi billion dollar market for FDM 3D printers, with thousands of machines ranging from basic to complex industrial models. FDM machines are also called Fused Filament Fabrication (FFF), which is exactly the same technology. Like all 3D printing technologies, FDM starts with a digital model, which is then converted into paths for the 3D printer to Urmați . în FDM, încărcați o bobină de filament (sau mai multe simultan) în imprimanta 3D, care o alimentează în duza de extruder a imprimantei . imprimanta încălzește duza sau duzele la temperatura necesară pentru a înmuia filament

Pe măsură ce imprimanta se deplasează extruder de -a lungul coordonatelor planului XY desemnat, aceasta stabilește primul strat . Extruderul se ridică apoi la următoarea înălțime (plan z), repetând stratul procesului prin strat până când obiectul este complet format . în funcție de geometria obiectului, acestea sunt necesare pentru a fi abrupte, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare, cu o anumită imprimare { Materiale dizolvabile în apă sau alte soluții .

Imprimantele 3D FDM oferă o gamă largă de mașini pentru pasionați, întreprinderi mici și producători (surse: Creality, RIFE3D, Stratasys) .

2. 3 d bioprinting

Bioprintingul 3D este similar cu imprimarea 3D tradițională, dar materialele utilizate sunt semnificativ diferite .

Bioprinting 3D, sau imprimare bio 3D, este un proces de fabricație aditivi care combină materiale organice sau biologice, cum ar fi celulele vii și nutrienții, pentru a crea țesuturi tridimensionale naturale precum structurile . poate produce orice, de la țesuturi scheletice și vase de sânge până la țesuturi vii ., de la țesut schelet Terapii de medicamente regenerative . Definiția reală a bioprintingului 3D este în continuare evoluând . în esență, funcționează similar cu imprimarea 3D FDM și se încadrează în categoria extrudării materiale (deși extrudarea nu este singura metodă de bioprinare) .}}}}}

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 suport .

3. Imprimare 3D pentru construcție

Imprimare 3D pentru construcție

Imprimarea 3D de construcție este un sub -câmp sub -crește rapid de extrudare a materialelor . Tehnica implică utilizarea imprimantelor 3D supradimensionate (de obicei până la zeci de metri înălțime) pentru a extinde materiale de construcție, cum ar fi betonul dintr -o duză . Aceste mașini iau în mod obișnuit forma de gantry sau sisteme robotice . 3 D. variind de la puțuri de apă la pereți . Unii cercetători spun că ar putea transforma semnificativ industria construcțiilor prin reducerea nevoilor de forță de muncă și a deșeurilor de construcții .

Există zeci de case tipărite 3D în SUA și Europa . Dezvoltarea tehnologiei de construcție 3D este în curs de desfășurare pentru a utiliza materiale găsite pe lună și Marte pentru a construi habitate pentru expediții viitoare . Imprimarea cu solul local, deoarece o metodă de construcție mai durabilă este de asemenea atenție .}} mai durabilă, de asemenea

Imprimarea 3D cu rășină, sau fotopolimerizarea, folosește lumina pentru a vindeca selectiv rășina lichidă . După ce fiecare strat este vindecat, procesul de construire se schimbă ușor (0.01 0.05 mm), iar procesul se repetă până când obiectul este complet . obiectul este apoi curățat și postcurat pentru a -și îmbunătăți proprietățile mecanice mecanice

Formele comune ale acestui proces includ stereolitografia (SLA), prelucrarea digitală a luminii (DLP) și afișarea de cristal lichid (LCD)/SLA mascat (MSLA) . Diferențele cheie dintre aceste tehnologii se află în sursele lor de lumină și metodele de întărire .

Polimerizarea cu găleată folosește lumină pentru a întări stratul de rășină fotosensibilă prin strat .

Unii producători de imprimantă 3D, în special cei care fac mașini profesionale, au dezvoltat variante de fotopolimerizare unice, brevetate, . Prin urmare, diferite tehnologii numite sunt vizibile pe piață . carbon, un producător de imprimante 3D industriale, angajează sinteză digitală (DLS) în numele său de fotopolimerizare de vase .} Stratasys's Fotopolymerization .} Stratasys's Fotopolymerization .} Stratasys's Fotopolymerization .} Stratasys's Photopolymerization .} Stratasys's Photopolymerization .} Stratasys ” Programmable Photopolymerization (P3), Formlabs offers Low Force Stereolithography (LFS), and Azul 3D first commercialized vat photopolymerization in the form of High Area Rapid Printing (HARP). The market also has Lithography based Metal Manufacturing (LMM), Projection Micro Stereolithography (PμSL), and Digital Composite Manufacturing (DCM), which introduce aditivi funcționali în rășină lichidă .

Tipuri de tehnologii de imprimare 3D: stereolitografie (SLA), afișare de cristale lichide (LCD), procesare digitală a luminii (DLP), micro stereolitografie (μSLA), etc. .
Materiale: Photopolimers (castel, transparent, industrial, biocompatibil, etc. .)
Precizie dimensională: ± 0,5% (limită mai mică de ± 0,15 mm sau 5nm cu μSLA)
Aplicații comune: Prototipare și Utilizare Piese polimerice, bijuterii, stomatologie, produse de consum
Avantaje: suprafețe netede, detalii fine

1 stereolitografie (SLA)

STEREOLITOGRAFIE (SLA) Exemple de la sisteme 3D, DWS și FormLabs .

Stereolitografia (SLA), prima tehnologie de imprimare 3D din lume, a fost inventată de Chuck Hull în 1986. l -a brevetat și a configurat sisteme 3D pentru a -l comercializa . Acum, este folosit de hobbyiști și profesioniști prin mulți producători de imprimare 3D .}}

SLA folosește un laser pentru a solidifica straturile de rășină . Majoritatea imprimantelor SLA folosesc lasere cu stare solidă . în comparație cu DLP, laserul punctului SLA durează mai mult timp pentru a urmări straturile de obiecte, în timp ce DLP întărește straturile întregi instantane Need .

Micro - stereolitografie (μSLA)

Poate imprima componente micro - scară cu rezoluții de 2 - 50 microni . Pentru comparație, părul uman are medii de 75 microni în lățime . ca o tehnologie „tipărire micro 3D”, μSLA expune rășini lichide la Ultraviolet LASERS . { Creați puncte focale extrem de mici .
 

NanoScribe și Microlight3D sunt doi producători de top ai imprimantelor 3D cu două fotonuri (TPP) (surse: nanoScribe, microlight3d) .}

Două - polimerizare foton (TPP)

2pp, este o altă tehnologie de imprimare micro - 3 d și o formă de SLA . folosind lasere femtosecunde pulsate concentrate pe un loc într -o TVA de rășină specială, TPP poate imprima piese de la 0 . 1 microni prin solidificarea rășinii la acel loc . TPP creativă Tiny Voxels (3d Pidels) Piese strat de strat . Este utilizat în cercetare, aplicații medicale și micro - fabricarea componentelor, cum ar fi micro -electrozii și senzorii optici.
 

2 Procesare digitală a luminii (DLP)

Tipărirea DLP 3D folosește un proiector de lumină digitală pentru a clipi imaginea fiecărui strat pe rășină într -un singur Go (sau de mai multe ori pentru părți mai mari) . mai frecventă decât SLA, DLP este eficient pentru producerea unor părți mai mari într -un singur lot, deoarece timpul de expunere a fiecărui strat este uniform, indiferent de numărul de piese . imaginea pentru fiecare strat este compus cu numărul de piese { Voxels . Light este proiectat pe rășină prin ecrane LED sau lumini UV, cu un dispozitiv digital micromirror (DMD) care direcționează lumina pe suprafața de construcție .

Proiectoarele DLP moderne folosesc mii de LED -uri de dimensiuni micrometrice ca surse de lumină, controlate individual pentru a stimula rezoluția XY . Imprimante 3D DLP variază semnificativ în funcție de puterea sursă ușoară, lentile, calitatea DMD și alte componente, cu prețuri cuprinse între 300 USD până la 200 USD, 000.

În imprimarea DLP „Top - Down”, sursa de lumină se află în vârful imprimantei, strălucind pe TVA de rășină . aceste imprimante clipesc o imagine din partea de sus, vindecă un strat și apoi scufundă stratul vindecat din nou în VAT . Un recuperat pe platoul VAT { Manufacturers claim this method, which doesn't fight gravity, produces more stable results for larger parts. Conversely, "bottom - up" DLP printers have limited weight capacity for hanging parts from the build plate. The resin vat supports the print during "top - down" printing, reducing the need for support structures.

Micro -stereolitografie de proiecție (PμSL)
 

As a unique vat photopolymerization type, PμSL is a DLP subcategory and a micro - 3D - printing technology. It uses UV light from a projector to cure specially formulated resin layers. With 2 - micron resolution and 5 - micron - thick layers, this additive manufacturing Tehnica evoluează datorită costurilor sale reduse, preciziei, vitezei și versatilității materiale (polimeri, biomateriale, ceramică) . arată potențial în microfluidice, inginerie de țesuturi, micro - optică și micro -aplicații de micro -dispozitiv {.}}

Litografie - Fabricare de metale pe bază de metal (LMM)

O altă tehnologie legată de DLP, LMM creează piese metalice minuscule pentru instrumente chirurgicale și componente micro -mecanice . În LMM, pulberea de metal este dispersată în rășină fotopolimerică și solidificată selectiv prin expunerea proiectorului albastru - lumină . după imprimare, polimerul este eliminat, lăsând o parte din metal Materialele de primăvară includ oțel inoxidabil, titan, tungsten, alamă, cupru, argint și aur .

O piesă tipărită micro - metal 3D realizată folosind tehnologia LMM pe o imprimantă 3D Incus .

LCD, sau MSLA, este ca DLP, dar folosește un ecran LCD în loc de un DMD, ceea ce face ca imprimantele să fie mai accesibile . LCD determină cereale de imprimare, fixând XY Precision . Spre deosebire de sursa de lumină unică a DLP, LCD folosește o matrice de emițătoare . LCD Reses Utilizați .

LCD can print faster than SLA in some cases due to whole - layer exposure. Its low LCD unit cost makes it popular for budget desktop resin printers. However, it's also used professionally, with some industrial 3D printer manufacturers pushing its limits and achieving impressive results.

Fuziunea de pat pulbere (PBF) este un proces de imprimare 3D în care o sursă de căldură topește selectiv particule de pulbere (materiale plastice, metale sau ceramică) într -o zonă de construcție, creând obiecte solide strat prin strat . într -un imprimante 3D PBF, un strat subțire de pulbere este răspândit peste patul de construcție, de obicei printr -o bladă, rulantă sau ștergătoare {{{3 Puncte specifice pe stratul de pulbere . Un alt strat de pulbere este apoi depus și fuzionat la cel precedent . Acest proces se repetă până la construirea întregului obiect, cu pulbere nefuzată susținând și încadrarea produsului final .

Ghid cuprinzător pentru 7 tehnologii majore de imprimare 3D și aplicațiile lor (SEO optimizate)

Pe măsură ce tehnologiile de fabricație aditivă (imprimare 3D) continuă să se maturizeze, mai multe industrii adoptă diverse metode de imprimare pentru a răspunde cerințelor pentru structuri complexe, materiale de înaltă performanță și personalizare a lotului mic . Acest articol explorează șapte mainstream 3D de imprimare Technologies-PBF, SLS, LPBF, EBM, Jetting de material, Ded, și Binder Binder, pentru a ajuta întreprinderile și Research-urile și pentru a aplica și aplicația, ded. Metode .

1. Tehnologie de fuziune a patului de pulbere (PBF)

PBF permite producerea de piese de înaltă rezistență, rezistente la uzură și durabile, utilizate în mod obișnuit în produsele de consum, instrumente industriale și componente funcționale .

Materiale comune: pulbere de plastic, pulbere metalică, pulbere ceramică
Precizie dimensională: ± 0,3% (minim ± 0,3 mm)
Tehnologii reprezentative:
SLS (Sintering laser selectiv)
LPBF (fuziune cu pat laser)
EBM (topirea fasciculului de electroni)

 1.1 Sintering laser selectiv (SLS)

SLS uses a laser to sinter polymer powders (e.g., nylon PA12) layer by layer, requiring no support structures. It is ideal for hollow and complex designs, widely used in functional parts, small-batch production, and medical modeling.

 1,2 sinterizare laser micro selectivă (μSL)

μSLS este potrivit pentru structuri micro-metalice extrem de precise, cu rezoluții sub 5μm, utilizate la producția de micro-componente electronice .

 1,3 fuziune laser cu pulbere (LPBF)

LPBF tipărește în primul rând componente metalice, cum ar fi aliaje de titan, oțel inoxidabil și aliaje pe bază de nichel . mediul său cu gaze cu putere mare și de gaze inerte asigură densitatea pieselor și performanța mecanică, utilizată în mod obișnuit în aplicații aerospațiale, medicale și industriale .} utilizate

 1,4 topirea fasciculului de electroni (EBM)

EBM folosește un fascicul de electroni pentru a sinterina pulberea de metal în vid, adecvată pentru materiale conductoare și reflectorizante precum cupru și titan . Mediul de construcție la temperaturi ridicate reduce stresul rezidual, ideal pentru implanturi ortopedice și lame de turbină .

Depozite de material de depozite din rășină sau ceară fotosensibilă într-o manieră bazată pe picături, permițând imprimarea de înaltă rezoluție, multi-materiale și color .
Materiale comune: rășină fotopolimerică, ceară, compozite
Precizie dimensională: ± 0,1mm
Subtipuri:
M-jet (materie polimerică)
NPJ (Nanoparticle Jetting)
M-JET este utilizat în prototiparea automobilelor, medicale și industriale cu o ieșire multi-color, multi-materială . NPJ Targets Depunerea precisă a cernelurilor de nanoparticule metalice și ceramice pentru fabricarea complexă a pieselor metalice .

Binder Jetting combină tehnologii de pat pulbere și jet de cerneală prin depunerea unui agent de legare pe un pat de pulbere, strat după strat, pentru a forma structuri 3D .
Materiale comune: metal, ceramică, nisip, polimeri
Precizie dimensională: ± 0,2 mm (metal) sau ± 0,3 mm (nisip)
Variante:
Jetting de liant metalic
Jetting polimer liant
Jetting liant de nisip

Această tehnologie nu necesită structuri de asistență și oferă o eficiență ridicată a producției, potrivită pentru fabricarea prototipurilor colorate și a pieselor funcționale metalice . piese metalice, de obicei, suferă de debutare și sinterizare post-procesare pentru a îmbunătăți rezistența mecanică .

Ded folosește grinzi laser, arc sau electroni pentru a topi și depune fire sau pulberi metalice, ideale pentru imprimarea structurii mari și repararea componentelor .

Materiale: oțel inoxidabil, aliaj de titan, aliaj de nichel
Precizie dimensională: ± 0,1mm
Subtipuri tipice:
Laser Ded (L-ded)
Electron Beam Ded
WAAM pe bază de arc (Fabricarea aditivilor cu arc de sârmă)
Spray rece

Ded este aplicat pe scară largă în industria aerospațială, energetică și grea pentru reparații parțiale și producție pe scară largă .
 

Laminarea foii de stivuire a stivelor de hârtie, polimer sau foi de metal și folosește lasere sau instrumente de tăiere pentru model, ideale pentru producerea rapidă de prototipuri nefuncționale .
Materiale comune: hârtie, polimeri, folii metalice
Precizie dimensională: ± 0,1mm
Avantaje: combinație multi-materială, producție rapidă

Dezavantaje: deșeuri de materiale ridicate, precizie mai mică

Dezvoltat de HP, MJF combină depunerea de pulbere cu aplicarea agenților de fuziune și detalii, apoi folosește încălzirea cu infraroșu pentru topirea materialelor selective .

Materiale: termoplastice, cum ar fi nylon și polipropilenă
Aplicații: piese industriale, prototipuri funcționale, dispozitive medicale
Avantaje: imprimare rapidă, fără structuri de suport, pulbere reciclabilă

Cold Spray: Bonds Powder Metal fără încălzire, ideal pentru fabricarea rapidă a aditivilor .
Molten Ded: Depozitează metale lichide (e . g ., aluminiu), potențial folosind materiale reciclate .
Fabricarea aditivă pe bază de compus (CBAM/SLCOM): combină fibre de carbon sau fibră de sticlă pentru piese structurale de înaltă rezistență .
VLM (fabricație de litografie vâscoasă): permite combinații multi-materiale pe film transparent cu structuri de suport ușor detașabile .

Concluzie

Tipărirea 3D remodelând peisajul de fabricație, oferind flexibilitate de neegalat și proiectare libertate de la producția în masă la personalizarea personalizată . prin înțelegerea acestor șapte procese de fabricație aditivă, întreprinderi și ingineri pot selecta cea mai potrivită soluție de imprimare 3D bazată pe nevoile materiale, complexitatea structurală și bugetul .