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直接制造解释:3D 打印背后的科学

直接制造 (DM) — 也称为增材制造或快速制造 — 是一种利用液体或粉末制造固体三维 (3D) 物体的过程。这可以通过用激光或其他形式的光束(例如电子束)撞击物质,或者通过极窄的喷嘴引导熔融形式的物质来实现。数字化设计,例如在计算机辅助设计 (CAD) 程序中创建的设计,被输入到控制流程并创建最终产品的计算机中。

直接制造可以简单地描述为“3D打印”。该操作可能类似于经典的喷墨式打印机,但它在三个维度上工作。与传统印刷一样,一旦设计输入计算机,其余过程就无需人工交互即可处理。

直接制造的类型可分为两大类:放置熔融材料的类型和作用于材料层的类型。在第一种情况下,熔融材料(通常是塑料)通过喷嘴挤出,喷嘴的宽度不超过人类头发丝。根据 CAD 图纸,一次铺设一层细丝,典型层厚为 0.005 英寸(0.0127 厘米)。

对于所作用的材料,通常通过滚筒铺上一层薄薄的粉末。然后用激光或其他能量束在粉末上蚀刻一层 CAD 绘图。粉末颗粒以光束路径的形状融合,形成单层绘图。然后重复该过程,直到项目完成。

专业或有限制造的产品通常最适合直接制造,例如具有不寻常几何形状的航天器或军用飞机的原型或部件。在创建最终用户产品时,一些使用 DM 方法的公司声称该工艺与传统的加工和注塑技术相比具有竞争力。在 DM 和其他制造工艺之间做出决定时,应考虑制造量、设计复杂性和变更概率。

由于传统制造所需的模具和机加工零件的成本高昂,因此直接制造可能非常适合短期或不确定的生产运行。预期运行完成后,它可以用于其他产品。对于非常复杂的设计,DM 或许能够创建单件产品,而使用大多数其他制造方法很难甚至不可能创建。

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