發布時間：2024-05-14瀏覽：1353次
有許多人認為3D打印就是從熱噴嘴中擠出材料并堆疊成形狀，但其實3D打印遠不止于此！今天南極熊將介紹七大類3D打印工藝，即使是3D打印小白也能清晰地區分不同的3D打印工藝。
事實上，3D 打印也稱為增材制造，是一個總稱，涵蓋了幾種截然不同的 3D 打印工藝。這些技術是天壤之別，但關鍵過程是相同的。例如，所有 3D 打印都從數字模型開始，因為該技術本質上是數字化的。零件或產品使用計算機輔助設計 (CAD) 軟件設計或從數字零件庫獲取的電子文件。然后設計文件通過特殊的構建準備軟件將其分解成切片或層以進行 3D 打印，生成3D打印機要遵循的路徑指令。接下來您將了解這些技術之間的區別以及每種技術的典型用途。
為什么是 7 種類型？
增材制造的類型可以根據它們生產的產品或使用的材料類型來劃分，國際標準組織 (ISO) 將其分為七種一般類型(但這七個3D打印類別也難以涵蓋越來越多的技術子類型和混合技術)。：
●材料擠出
●還原聚合
●粉床融合
●材料噴射
●粘合劑噴射
●定向能沉積
●片材層壓
一、材料擠出
△材料擠出3D打印
材料擠出顧名思義：材料通過噴嘴擠出。通常情況下，這種材料是一種塑料細絲，通過一個加熱的噴嘴進行熔化和擠出。打印機沿著通過軟件得到的工藝路徑將材料放置在構建平臺上。然后燈絲冷卻并凝固形成固體物體。這是最常見的 3D 打印形式。乍一看這聽起來很簡單，但考慮到擠出的材料，包括塑料、金屬、混凝土、生物凝膠和各種食品，這其實是一個非常廣泛的類別。這種類型的 3D 打印機價格從100美元到七位數不等。
●材料擠出的子類型：熔融沉積建模 (FDM)、建筑 3D 打印、微型 3D 打印、生物 3D 打印
●材料：塑料、金屬、食品、混凝土等
●尺寸精度：±0.5%（下限±0.5mm）
●常見應用：原型、電氣外殼、形狀和配合測試、夾具和夾具、熔模鑄造模型、房屋等。
●優勢：成本最 低的 3D 打印方法，材料范圍廣
●缺點：通常材料性能較低（強度、耐用性等），通常尺寸精度不高
1.熔融沉積成型 (FDM)
△FDM 零件可以在各種 3D 打印機上用金屬或塑料制成
FDM 3D 打印機是一個價值數十億美元的市場，擁有數以千計的機器，從基本型號到制造商的復雜型號。FDM機器被稱為熔絲制造 (FFF)，這是完全相同的技術。與所有 3D 打印技術一樣，FDM 從數字模型開始，然后將其轉換為3D打印機可以遵循的路徑。使用 FDM，將線軸上的一根（或一次幾根）燈絲裝入 3D 打印機，然后送入擠出頭中的打印機噴嘴。打印機噴嘴或多個噴嘴被加熱到所需溫度，使燈絲軟化，從而使連續的層連接起來形成一個堅固的部件。
當打印機沿 XY 平面上的指定坐標移動擠出頭時，它會繼續鋪設第 一層。然后擠出頭上升到下一個高度（Z 平面），重復打印橫截面的過程，一層一層地構建，直到物體完全成型。根據對象的幾何形狀，有時需要添加支撐結構以在打印時支撐模型，例如，如果模型具有陡峭的懸垂部分。這些支撐在打印后被移除。一些支撐結構材料可以溶解在水或另一種溶液中。
△FDM 3D 打印機為業余愛好者、小型企業和制造商提供范圍廣泛的機器（來源：Creality、Raise3D、Stratasys）
2.3D生物打印
△3D 生物打印與傳統 3D 打印類似，但原料差異很大
3D 生物打印或生物 3D 打印是一種增材制造工藝，其中將有機或生物材料（例如活細胞和營養素）結合起來以創建類似組織的天然三維結構。換句話說，生物打印是一種3D打印，可以生產從骨骼組織和血管到活組織的任何東西。它用于各種醫學研究和應用，包括組織工程、藥物測試和開發，以及創新的再生醫學療法。3D 生物打印的實際定義仍在不斷發展。從本質上講，3D 生物打印的工作原理與 FDM 3D 打印類似，并且屬于材料擠出系列。（盡管擠出并不是唯 一的生物打印方法）
3D 生物打印使用從針排出的材料(生物墨水)來創建打印層。這些被稱為生物墨水的材料主要由活物質組成，例如載體材料中的細胞——如膠原蛋白、明膠、透明質酸、蠶絲、海藻酸鹽或納米纖維素，充當結構生長和營養物質的分子支架，提供支持。
如何制作防水3D打印件？
雖然3D打印部件有很多優點，但它們通常不防水?；c時間對部件進行防水處理，可以使它們的使用壽命更長，并防止它們受到水的損害。而且，這只需要幾個簡單的步驟。很多人對"防水"的含義有誤解?；旧?，防水和不透水是不同的。防水是指水不能滲入（和穿過）部件，而水密是指水既不能進入部件，也不能從部件中流出。在實踐中，如果打印件會暴露在雨水或潮濕的氣候中，您可能希望它是防水的。至于它是否能保持不漏水則無關緊要。
例如，如果您要3D打印一個汽車零件（如保險杠的一部分），就沒有必要讓它水密，但它應該是防水的，以確保在反復雨淋的情況下仍能保持完好。另一方面，如果您打印的是一個水瓶，它應該是水密的，以保持液體不流失。
在本文中我們將向您展示一些不同的方法，包括材料選擇、切片機設置、后期處理和測試。
一、材質選擇
PLA、ABS、PP和PETG是防水印打印件的不錯選擇（來源：Markforged）
有些材料比其他材料更容易發生化學反應和變形，從而導致部件不防水。如果一種材料對水有反應，那么用這種材料制作的3D打印件在與水接觸或放置在潮濕環境中時很可能會變形。因此，選擇材料應是您首先考慮的問題。
不過，這并不是唯 一的步驟。雖然某些材料可能標有防水標簽，但用其制作的部件可能并不防水。
材料
如果要進行FDM打印，您可能會考慮使用三種主要材料：PLA、ABS和PETG。聚丙烯（PP）雖然不太常見，但由于其防水性能，也是一種值得考慮的材料。讓我們來詳細了解一下它們。
聚乳酸（PLA）：并不是眾所周知的最防水的材料，但它確實能起到防水作用。只要與冷水而不是熱水接觸，它就能正常工作。
ABS：是一種出色的防水打印材料。部件在低溫下可能會開裂和變形，但據報道，它的防水性能在其他情況下可以持續很長時間。
PETG：是PET的一種改性材料（用于水瓶），是制作防水打印件的材料。PETG通常被認為是防水的，而且具有出色的耐熱性。這種材料可能是印制防水部件的最 佳選擇，只要您同時采用其他防水技術。
PP：是防水打印的最 佳選擇之一。它本身具有疏水性，能很好地保持水分，并具有良好的耐化學性和抗沖擊性。
更多考慮因素
在決定適合您的情況的材料時，必須牢記部件可能暴露的條件（以及暴露的頻率）。
食品安全
如果您打算將3D打印部件用于任何與食物或飲料接觸的物品，則應使用食品安全材料，如PP或PETG，而不是ABS或ASA。在打印之前，請確保特定長絲的制造商聲明其符合食品安全標準。
耐熱性
耐熱性與部件的防水性沒有任何關系，但根據預期的應用，它可能與防水性有關。例如，可在洗碗機中清洗的部件會受到極端溫度和大量水的影響，因此材料的選擇尤為重要。一定要選擇耐熱且防水的材料，例如ABS或PETG。
抗紫外線
長時間暴露在陽光下的部件會褪色和變脆。因此，如果您打算打印花園里的物品或自行車配件，值得將聚乳酸升級為ASA等抗紫外線能力更強的材料。
二、切片設置
調整層高可以使零件更加防水（來源：Jackson O'Connell via All3DP）
3D打印最重要的因素之一是切片方式和設置。此外，設置決定了3D打印部件的緊密、飽滿和保護程度，進而影響其防水性。
需要注意的是，雖然切片的設置在3D打印的防水性方面起著重要作用，但有些模型比其他模型更難防水。具有大量細節的復雜模型更具挑戰性，因此一定要確保模型盡可能簡單。
對模型進行相應調整后，就可以使用打印設置了。以下是需要考慮的最重要的設置。
擠壓
有目的地過度擠出打印件可以使部件更加防水，因為這樣可以減少打印件出現縫隙的幾率。您可以通過提高切片機中的擠出倍率（有時也稱為"流速"）來實現這一目的。
您還希望打印的各層之間能更好地粘合，這可以通過提高溫度來實現。提高溫度也有助于解決過度擠壓的問題。
外殼和填充物
您應該增加打印時使用的外殼數量。調整此設置可增加邊界，將3D打印的填充部分包裹起來。三個外殼是一個很好的起點，但應根據打印所處的環境和使用的材料增加外殼數量。
例如，如果部件漏水會對您的其他物品造成損害，那么增加外殼的數量也不失為一個好主意。如果您選擇的是聚乳酸（PLA）等抗腐蝕性較弱的材料，那么增加外殼的數量就比聚丙烯（PP）等抗腐蝕性較強的材料更為重要。
此外，還可以考慮使用更高的填充比例。這將增加打印的填充物，有助于保持結構的完整性。
噴嘴尺寸
雖然這本身不是切片機設置，但更寬的噴嘴有助于使部件更防水。更寬的噴嘴意味著更厚的擠出線，包括部件的外殼。無論有多少外殼，更厚的外殼意味著在打印過程中，外殼意外打印薄到足以形成孔洞或縫隙的可能性更小。當然，不管有沒有更厚的噴嘴，更多的殼體只會有助于防水打印。
層高
使用較低的圖層高度設置可以提高打印的防水性，因為這樣可以創建更密集的圖層，更有利于防水。較小的層高還能提高層的附著力，因此即使多花一點打印時間，最終得到的物體也不易開裂和滲漏。
3D打印后處理：清洗、退火、著色
導讀：增材制造過程設計多個步驟，只有每一步精益求精才有最終精密的零部件，這包括建模階段、打印階段等。一旦3D打印機的工作完成后，通常需要對零件本身進行加工：這就是后處理。后處理是指零件在拿出機器后執行的所有工作，包括但不限于清洗、表面處理、退火甚至著色。3D 打印中的后處理技術與制造過程本身一樣多種多樣，并且每種都有自己的特定要求。但是為什么這一步是 3D 打印的關鍵呢？3D打印后處理的市場結構如何？南極熊邀您一起去尋找答案。
3D 打印中的后處理主要用于改善制造零件的美觀性和其性能。例如，使表面更光滑或對組件進行退火以增加其強度并改變其導電性。雖然一些后處理技術也可用3D打印過程，但是大部分后處理技術是基于其他制造方式的，而非增材制造。增材制造過程中的后處理技術會有些不同，比如FDM 零件的處理方式必須與金屬零件不同。因此，后處理是3D打印過程中需要考慮的一個重要方面。
△后處理用于提高 3D 打印部件的美觀度（照片來源：Sinterit）
后處理方法介紹
●首先是零件的清洗。零件的清洗包括很多，比如脫焊、沖洗、刷洗、吹氣等。目標是去除所有多余的粉末或者樹脂材料。根據使用的打印過程，此步驟將花費不等的時間。例如，對于粉末燒結，這通常是一個十分耗時的步驟，會增加制造時間。
●第二類是退火。這一步主要是提高零件的溫度以改善其機械性能。這些機械性能包括耐熱性、紫外線性，甚至它的強度或熱穩定性。這一步主要涉及聚合物部件——例如，對于樹脂工藝，有直接設計用于特定打印機的“固化”機器。對于粉末粘合或間接金屬 3D 打印工藝，必須經過脫脂，然后通過合適的烘箱進行燒結。因此，退火技術常用于改善零件的最終性能和功能。
什么是3D打印
3D打?。?DP）即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。
