用于增材制造的 3D 打印 - 您需要知道的
增材制造这些术语有很多混淆 和 3D 打印 意思。
这不足为奇。毕竟，这两个术语都涉及非常相似的过程。
增材制造和 3D 打印都描述了通过逐渐构建薄层材料来创建对象的过程。
在本文中，我们将准确解释什么是增材制造和 3D 打印、它们之间的关系以及它们的用途。
增材制造在 3D 打印中的用途是什么？
在传统制造中，零件通常由较大的材料块加工而成。换句话说，从起始块中减去材料以形成零件。自然，这会造成大量浪费。如果您曾经看过机械师将一块坚固的金属或木头加工成成品零件的视频，您可能会被大量浪费的材料所震撼。
相比之下，在增材制造中，零件是通过堆叠材料层来形成成品零件的。它是如何工作的？这取决于 类型 使用的增材制造。
根据美国材料与试验协会 (ASTM) 的规定，增材制造分为七类：
- 增值税光聚合 — 物体由液态光聚合物树脂层构成，使用紫外线固化。
- 粉床融合 - 物体由多层材料粉末构成，并使用热量或强大的激光熔化（或“融合”）。常用技术包括选择性激光烧结 (SLS)。
- 材料喷射 — 物体的每一层都是使用打印头构建的，该打印头将液体材料的液滴沉积在构建表面上，并在那里快速固化。完成后，每层都会使用紫外线固化。
- 片材层压 — 物体由金属片或金属带构成，它们使用超声波焊接结合在一起。片材层压不是一种完全的增材技术，因为通常必须使用 CNC 加工等传统制造技术去除多余的材料。
- 材料挤压 — 材料通过喷嘴被吸入，在此被加热并分层沉积在构建平台上。在这种情况下，不需要额外的工艺来固化这些层，因为每一层都是在熔化状态下沉积的。
- 定向能量沉积 — DED 包含一系列复杂的增材制造技术，用于修复现有组件或向现有组件添加材料。在大多数实施方式中，熔化的材料通过喷嘴沉积到目标表面上，并在那里固化。该过程在原理上类似于材料挤出，但喷嘴必须能够在多个方向上移动以适应不同形状的目标表面。
- 粘合剂喷射 — 也称为 3D 打印 .
由于本文专门介绍了用于增材制造的 3D 打印，因此我们将仔细研究这篇文章。
什么是增材制造（3D 打印）工艺？
3D打印使用两种材料：
- 一种基于粉末的材料，通常是塑料、金属或陶瓷，以及；
- 粘合剂，作为粉末层之间的粘合剂。大多数粘合剂都是液体形式。
术语 3D 打印来自粘合剂喷射与 2D 打印的视觉相似性。在标准喷墨打印机中，打印头沿 X 轴和 Y 轴水平移动，将墨滴沉积在一张纸上。
同样，要使用 3D 打印构建对象，打印头会沿机器的 X 轴和 Y 轴水平移动，并交替沉积构建材料和粘合材料层。每一层完成后，支撑物体的构建平台会略微降低，以便打印下一层。
根据打印对象的大小，可能需要数百、数千甚至数万层才能完成。为了让您了解这个过程是什么样的，请观看这段 3D 打印的埃菲尔铁塔模型的延时视频。
增材制造和 3D 打印软件的重要性
所有增材制造技术，包括 3D 打印，都依赖于计算机辅助设计 (CAD) 等数字设计技术。事实上，整个目的 3D打印的目的是将数字设计变成现实世界的对象。
过去，工程师使用 CAD 软件结合严格的模拟建模技术来设计在现实世界中稳健有效的对象。但有一个问题。 CNC加工和注塑等传统制造技术具有一定的局限性，这使得生产 那些原本不可能“完美”的对象。
这就是 CAD 和 3D 打印之间的和谐关系所在。3D 打印最重要的优势之一是它允许在现实世界中生成数字设计没有 传统制造工艺的限制。
CAD 和 3D 打印允许制造由设计驱动 ，而从历史上看，设计过程必须由使用传统制造技术可能实现的驱动。这为工程师提供了比以往任何时候都更大的设计自由度，并促进了许多行业的巨大突破。
虽然大多数商业 CAD 软件都引入了增材制造模块，但使用 Spatial 的 3D SDK 构建您自己的增材制造自定义 CAD 应用程序非常容易。查看 www.spatial.com 了解更多信息。
了解增材制造和 3D 打印之间的区别
- 增材制造的 7 种主要类型
- 6 项 3D 打印医疗突破
- 如何在增材制造过程中充分利用 CAD
3D 打印增材制造相对于传统制造技术的优势
当然，设计自由并不是 3D 打印相对于传统制造技术的唯一优势。其他一些主要优势包括：
- 使用增材制造和 3D 打印材料生产复杂而轻巧的结构。
我们已经注意到，3D 打印可以构建使用传统技术无法构建的对象。但是，还值得注意的是，由于它们是逐层构建的，因此可以将高度复杂的部件构建成一个整体。同时，由于可用的材料种类繁多，即使是复杂的 3D 打印零件也可以既轻重量又高抗拉强度。
- 一次性构建更便宜。
3D 打印的一大优势是它不需要任何模具或特殊的装配设备。因此，可以轻松生产小批量一次性物品，而且成本要低得多。
- 减少浪费。
如前所述，3D 打印是一种添加剂 制造技术，而许多传统技术涉及材料提取 .仅这一事实就意味着 3D 打印比其他常见制造技术产生的浪费要少得多。
- 更快的上市时间。
很简单，没有其他技术可以让制造商像 3D 打印一样快速地设计和构建对象。这在构建和测试原型时特别有价值。正因为如此，3D 打印已成为其最常见应用之一的代名词：快速原型制作。
用于增材制造的 3D 打印用于构建快速原型
快速原型制作很简单，就是物理对象、零件或模型的快速生产。
任何制造技术都可以用于快速原型制作，从传统的制造技术（如 CNC 加工）到更现代的技术（如 3D 焊接）。然而，出于显而易见的原因，最常用的是 3D 打印等增材技术。
顾名思义，快速原型主要用于构建一系列原型，可以快速测试并丢弃，直到找到最佳设计。这种设计和制造的迭代方法一直很受欢迎，并且随着增材制造工艺的发展变得更加有效。
快速原型制作与 3D 打印相结合可为制造商带来三个明显的好处：
- 性价比很高。 大部分过程是自动化的，因此只需很少的员工即可完成该过程。同样，与其他制造技术相比，材料和制造工艺的设置成本更低。
- 速度。 快速原型设计可帮助制造商比以往更快地生产和废弃设计，从每次迭代中学习并越来越接近最终产品。这意味着更快的上市时间 (TTM)，这通常是一项重要的竞争优势。
- 降低风险。 制造中的错误可能会造成极其高昂的代价。由于生产更多原型所需的成本和时间投资较低，因此快速原型设计可显着降低大规模生产阶段出现代价高昂的错误的风险。
3D 打印有什么用途？
在这一点上，除了制造之外，3D 打印的大部分炒作和媒体关注都围绕着它的消费应用。毫无疑问，任何拥有笔记本电脑且一千美元以下的人都可以设计和制造几乎任何他们能想象到的物体。
然而，3D打印的真正价值在于其商业应用。一些利用 3D 打印的顶级行业包括：
航空航天 — 3D 打印对航空业有明显的好处。最值得注意的是，它使航空公司能够在使用坚固、轻质材料的同时快速、低成本地制造原型。目前，3D 打印被用于制造从座椅靠背桌和头枕等内部装饰物品到发动机部件和武器的所有物品。
随着越来越大的 3D 打印机的发展，我们可以期待在不久的将来看到更多的组件使用 3D 打印——甚至可能是整个飞机发动机。
医疗保健 — 过去，植入物和修复体的可用性一直是患者护理的一个重大且成本高昂的障碍。然而，几年来，3D 打印已被用于开发各种手术切割导板、假肢，甚至是患者专用的植入物。
随着材料的发展，该行业已经能够使用 3D 打印来制造越来越轻、坚固和安全的产品，同时减少周转时间和成本。
汽车 — 几十年来，汽车行业一直在使用 3D 打印和其他增材制造技术来生产原型。最初，这是 3D 打印在汽车行业中唯一可行的用途，因为可用的材料对于实际使用来说不够稳健。
然而，随着材料的发展，3D 打印在行业中发挥了更大的作用。现在，该技术通常用于生产制造过程中所需的各种模具、热成型工具、夹具、夹具和固定装置。换句话说，3D 打印正在被用来增强其他制造技术。
但这还不是全部。 3D 打印也是 对于生产用于定制特定车辆的车身外壳和内部组件等定制零件非常宝贵。
架构 — 建筑行业依靠比例模型向客户和投资者展示项目建成后的样子。这些模型历来都是手工制作的，通常需要数百个工时才能完成。自然而然，3D 打印改变了一切。
由于建筑项目已经 它们使用计算机软件设计，是 3D 打印的天然候选者。现在，一旦 CAD 文件完成，就可以直接发送打印，从而节省大量时间并保证模型复制品的准确性。
3D 打印和增材制造的下一步是什么？
到目前为止，广泛的商业应用仅限于以技术前沿而闻名的行业——尤其是制造、航空、汽车和医疗保健。
然而，随着硬件和材料的不断改进，毫无疑问，3D 打印在未来几年将继续增长。
从 3D 打印房屋到汽车，不久之后，我们每天使用的几乎所有东西都可以使用这种看似太空时代的技术来建造。
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