3D打印機的全面概覽

三維(3D)印刷又稱"添加劑制造"，通過分層創(chuàng)建復(fù)雜定制的對象，使制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化。多年來，開發(fā)了許多類型的3D打印機，每種打印機都有自己的優(yōu)點、缺點和基本原理。包括融合沉積建模(FDM)、立體印刷(LU)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)和數(shù)字光處理(DLP)。

1、熔融引信沉積建模(FDM)

fdm是最流行的3d打印技術(shù)之一。它的工作方式是加熱和擠出熱塑性的燈絲，然后在構(gòu)建板上一層一層地沉積。工作原理是通過加熱的噴嘴擠出熱塑性材料的燈絲，這一噴管將連續(xù)的層沉積形成所需的物體。

一套完成的FDM制造系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要指3D打印機本身，一臺利用FDM技術(shù)的3D打印機包括工作平臺、送絲裝置、加熱噴頭、儲絲設(shè)備和控制設(shè)備五大部分組成。

1、準(zhǔn)備材料：在FDM中，3d打印機使用熱塑性燈絲作為打印材料。燈絲通常儲存在一個軸上，并被輸入一個擠出系統(tǒng)。燈絲通過一個加熱的噴嘴，在那里它融化。

2、層沉積： FDM打印機沿X、Y和Z軸以控制的方式移動。它精確地將熔化的燈絲保存在構(gòu)建平臺或先前印刷的圖層上，以創(chuàng)建所需的對象。打印機頭按照3D模型預(yù)先確定的路徑，沉淀出薄薄的熔化燈絲層。

3、層鍵：擠壓后的燈絲沉積后，迅速冷卻凝固,粘在上一層。這種結(jié)合是由噴嘴的傳熱和建筑平臺或先前凝固層的較低溫度引起的。圖層之間的附著力產(chǎn)生了強的結(jié)合，確保了印刷品的結(jié)構(gòu)完整性。

4、支助結(jié)構(gòu)：當(dāng)需要時，fdm打印機可以生成支持結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)是臨時的腳手架，在印刷過程中為懸垂或復(fù)雜的幾何圖形提供穩(wěn)定性。支撐結(jié)構(gòu)通常用不同的材料或可移動的燈絲印刷，可在印刷后輕易分離或溶解。

5、建筑板附著力：為了確保印刷品在構(gòu)建平臺上的正確附著，F(xiàn)DM打印機采用了各種技術(shù)。這包括使用加熱的建筑平臺或使用粘合劑，如膠水或?qū)Ｓ糜∷⒈砻妫訜峤ㄔ炱脚_有助于防止扭曲和提高床的粘附性。

6、軟件和切片：為了準(zhǔn)備一個3D模型的FDM打印，使用了切片軟件。該軟件將數(shù)字模型分割成薄片，并為打印機生成相應(yīng)的工具路徑指令。它考慮了諸如層高、填充密度、印刷速度和支撐結(jié)構(gòu)等參數(shù)。然后將切片文件(G代碼)轉(zhuǎn)移到3D打印機執(zhí)行。

7、后處理：一旦印刷完成，可能需要事后處理，以改進印刷對象的最終外觀和功能。FDM印刷品的后處理技術(shù)可能包括去除支架結(jié)構(gòu)、磨砂、拋光、油漆、或應(yīng)用表面處理以達到所需的光潔度。

優(yōu)點

1. 成本效益高的 :FDM打印機通常比其他3d打印機更便宜，這使它們成為愛好者和小企業(yè)的首選。

2. 用戶友好的 :FDM打印機易于使用和維護，這個過程很容易理解，這使它成為教育目的的一個流行選擇。

3. 材料品種 :FDM打印機可以使用各種熱塑性材料，如聚氨酯、PE、尼龍等提供靈活的材料選擇不同的應(yīng)用。

缺點

1. 有限分辨率 :由于擠出過程的局限性，F(xiàn)DM打印機可能難以處理復(fù)雜的設(shè)計或精細細節(jié)。

2. FDM打印機的分辨率通常較低，導(dǎo)致可見層線和表面光潔度降低。

3. 后處理 :用FDM打印的零件通常需要經(jīng)過大量的后處理(如磨砂或啟動)，才能達到平滑的光潔度。

4. 材料浪費 :支撐懸垂的支撐材料會導(dǎo)致材料浪費。

2、FDM適合打印模型：（最好還是獨立房間放置打印+高溫噴嘴ABS與PLA都有不同程度異味+工程類DIY辦公選它）

功能原型

FDM打印機因其強度和耐久性而擅長于生產(chǎn)功能原型。例如，汽車公司使用FDM為測試部件，如發(fā)動機零件、內(nèi)部配件、以及汽車車身的功能原型創(chuàng)建原型。

建筑模型

立體印刷術(shù)~FDM的大構(gòu)建量和成本效益使它成為建筑規(guī)模模型的理想。建筑師可以三維打印建筑物的詳細模型，使客戶能夠精確地形象化設(shè)計。

制造工具

FDM打印機在制造環(huán)境中用于生產(chǎn)夾板、固定裝置和工具。這些工具有助于裝配、質(zhì)量控制和生產(chǎn)線優(yōu)化。例如、在裝配過程中，可以使用FDM快速打印用于調(diào)整部件的定制夾具。

3、SLA立體印刷術(shù)(立體光刻)（最好是獨立房間放置打印+手辦模型等精細件選它）

SLA是另一種流行的3D打印方法，是一種使用液體樹脂和激光生成固體物體的添加劑制造工藝。樹脂用激光逐層固化,形成凝固結(jié)構(gòu)。它使用激光來處理和硬化光敏樹脂，逐層。支持廣泛的樹脂，包括那些具有特殊特性的樹脂，如透明度、靈活性和耐高溫。

SLA 一切重在精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確度，因此常用于高度要求形狀、匹配和裝配的流程中。SLA 部件的公差通常小于 0.05 毫米，并且它能夠提供所有增材制造流程中最光滑的表面光潔度。鑒于 SLA 的卓越質(zhì)量品質(zhì)，尤其適合于創(chuàng)建高精度的鑄模（如注塑成型、鑄造和真空鑄造）和功能性原型、展示模型以及用于執(zhí)行形狀和匹配檢測。

SLA 還具有速度優(yōu)勢，對于通常使用聚丙烯或 ABS 作為材料進行中小批量生產(chǎn)的部件，SLA 提供相當(dāng)?shù)奶匦?，且無需進行昂貴又低效的換模過程以實現(xiàn)定制或進行必要的刀具更換。

用于生產(chǎn)的橡膠模型

SLA 部件可以進行蒸汽磨光、噴丸或噴砂處理，甚至可以使用鎳等金屬進行電鍍。電鍍不僅能顯著增加 SLA 部件的強度，還能使部件導(dǎo)電并增加尺寸在潮濕環(huán)境中的穩(wěn)定性。

優(yōu)點

1. 高分辨率 :打印機能夠生產(chǎn)出具有較高細節(jié)和光滑表面的零件，使其適合于需要精確度的應(yīng)用。

2. 復(fù)雜的幾何圖形 :允許打印復(fù)雜的形狀和設(shè)計，這對FDM是不可能的。

3. 材料特性 類樹脂可以模擬各種材料的性能，包括彈性、剛性、澆注等

4. Sal打印的零件需要較少的后處理，因為它們通常具有光滑的表面和最小的可見層線條。

5. FDM-印刷件的強度和耐久性可能不如其他方法所產(chǎn)生的那樣，特別是在z軸方向。

缺點

1. 昂貴地 :打印機及其樹脂通常比FDM打印機和細絲更昂貴。

2. 后處理 :用標(biāo)準(zhǔn)件打印的零件通常需要經(jīng)過固化和清洗，這可能會很混亂和耗時。

3. 物料裝卸 :未固化樹脂可能是有害的，需要小心處理和處置。

光固化材料是由光固化實體材料與支撐材料組成~（異味重）

其中支撐材料根據(jù)固化方式的不同分為相變蠟材料和光固化支撐材料。光固化材料通常稱作光敏樹脂，比如環(huán)氧樹脂、光敏乙烯醚、光敏丙烯樹脂等，主要由其聚物、反應(yīng)性稀釋劑（活性單體）、光引發(fā)劑及其他助劑組成。

部分樹脂可能會導(dǎo)致過敏、呼吸道不暢通等一系列反應(yīng)，且會有致癌風(fēng)險~重要事情說一遍。

(打印時需獨立房間+通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)+空氣凈化器等為最好)~為了家里老人小孩~最好是更衣淋浴后才進入房間（衣物附著氣凝膠~肉眼看不見）。

光固化支撐材料都是由噴頭噴射，經(jīng)過光照固化然后起到支撐作用，因此材料在打印時穩(wěn)定性相當(dāng)高，但很容易堵住噴頭，并且后處理方式比起蠟繁瑣了很多，需要噴槍等手工作業(yè)（佩戴專用口罩和手套隔絕氣凝膠）。

后期處理

在完成材料聚合之后，平臺從罐中升起并排出多余的樹脂。在該過程結(jié)束時，將模型從平臺移除，洗滌多余的樹脂，然后置于UV烘箱中進行最終固化。印后固化使物體達到盡可能高的強度并變得更穩(wěn)定。

4、SLA適合打印模型：（最好是獨立房間放置打?。?/h1>

珠寶和藝術(shù)

在珠寶行業(yè)中，專用打印機通常用于制作復(fù)雜而詳細的設(shè)計。高精度和光滑的表面表面完成印刷品，使自己很好地生產(chǎn)精細的珠寶，如戒指、吊墜和耳環(huán)。

牙科和醫(yī)學(xué)應(yīng)用

由于它的精密度和生物相容性材料，它已在牙科和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。通過使用專用打印機，可以精確地制作出牙科植入物、外科指南和解剖學(xué)模型。

工程原型

通常用于為需要精確安裝和功能的部件生產(chǎn)工程原型。例如，航空航天公司可以利用打印機來制作渦輪葉片、發(fā)動機部件和復(fù)雜幾何圖形的原型，用于測試和驗證。

消費產(chǎn)品和原型

專用打印機適合生產(chǎn)需要高表面質(zhì)量和復(fù)雜細節(jié)的消費產(chǎn)品。例如高達模型、手辦、智能手機案例、模型和電子設(shè)備的附件可以有效地利用spa技術(shù)來制造。