探索8项前沿3D打印技术及其应用

当谈到 3D 打印时，您的想象力将受到限制。如今，更容易提出这样的问题：“什么不能 你用这个流程打印吗？”而不是列出一长串永无休止的可生产产品清单。 3D 打印能够制造简单的工具、制作成熟的建筑模型，甚至制造假肢。 

并非所有打印需求都是相同的，实际上有很多方法可供选择。例如，在 Xometry，我们提供九种独特的 3D 打印工艺，并且始终致力于添加更多工艺。这些过程中的每一个都有其自身的优点和缺点。有些更适合金属加工，其他款式可以用激光固化，还有一些是为有兴趣第一次尝试打印的初学者设计的。接下来，了解不同类型的 3D 打印并了解每种类型的优缺点。

1。多喷打印

虽然 3D 打印机可能看起来非常具有未来感，但 PolyJet 打印是最接近您可能最熟悉的老式喷墨打印的技术。这些机器使用打印头将光聚合物树脂的微小液滴喷洒到构建板上，然后通过紫外线逐层硬化。 Xometry 的 PolyJet 机器能够进行全彩和多材料打印，使其成为创建逼真模型和视觉原型的理想选择。但请注意，PolyJet 材料的耐用性并不好，并且不适合最终用途组件。

Polyjet 最适合具有小特征的较小零件。它非常准确，但材料往往不太耐用。

克里斯蒂安·津劳恩

团队负责人，手动报价

下图显示了我们的一台 PolyJet 打印机正在创建全彩部件：

Xometry 的 PolyJet 3D 打印机可创建多色零件。

该表显示了多喷头打印机可以使用的材料、它可以制造什么以及它的优势。

表1：PolyJet 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

刚性光聚合物、肖氏 A 类橡胶、透明光聚合物

优势

高分辨率、多材质、全彩

常见应用

包覆成型原型、全彩概念模型、教育模型

尺寸精度

第一英寸为 +/- 0.004 英寸，此后每英寸为 +/- 0.002 英寸

2。熔融沉积成型（FDM）

熔融沉积成型 (FDM) 机器随处可见，从爱好者的办公桌到 Xometry 等生产设施的制造车间。这种流行的方法包括将塑料丝移动通过加热的喷嘴以将其熔化并逐层构建零件，直到最终产品完成。无论您需要更坚硬的塑料还是弯曲的热塑性弹性体，FDM 打印都有许多不同的长丝材料可供选择。

下图显示了 Xometry 的一台工业打印机，能够生产长达三英尺的零件：

Xometry 众多工业 FDM 3D 打印机之一

该表分享了熔融沉积建模打印机使用的材料、它可以制造什么以及它与其他打印机相比的优势。

表2：FDM 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

ABS、PLA、PC、ULTEM 等

优势

成本低、印刷量大、材料多样

常见应用

原型设计、业余爱好者零件、制造夹具

尺寸精度

第一英寸为 +/- 单一构建层厚度，此后每英寸为 +/- .002”

3。立体光刻（SLA）

立体光刻 (SLA) 是第一种普通人可以接触到的 3D 打印技术。该打印机使用高功率激光来固化其打印板上的液体光聚合物。激光沿着零件横截面的形状快速移动，将其固化并为下一层做好准备。它通过称为聚合的过程来逐层构建您设计的项目。如果您想构建复杂的模型或产品，这是一个很好的打印选项。 Xometry 提供许多不同的 SLA 材料，其中许多是透明的，可用于创建您需要透视的零件。

照片显示了通过 Xometry 的 SLA 服务创建的一些部件：

采用SLA 3D打印制作的各种透明标签

该图表指出了 SLA 打印机的优势和用途。它还显示了它可以管理的材料以及它可以创建的事物类型。

表3：SLA 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

类聚碳酸酯、类 ABS、类聚丙烯

优势

高分辨率/细节，准确，打印面积大

常见应用

铸造模型、原型、概念模型

尺寸精度

+/- 0.002 英寸 - +/- 0.010 英寸

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4。选择性激光烧结（SLS）

选择性激光烧结（SLS）将那些众所周知的塑料丝替换为粉末塑料；通常是尼龙。这台机器使用一种称为重涂器的设备涂上一层薄薄的粉末，然后用激光描绘出零件的横截面。在追踪过程中，激光产生的热量熔化粉末并熔合在一起。然后，构建室活塞将稍微降低，另一层粉末将散布在其上，重复该过程，直到您的产品成型。这种类型的打印方法不需要支撑结构，因为未烧结的粉末将部件包裹在整个介质中并支撑它们。因此，可以在一次构建中同时构建许多零件，这使得 SLS 打印非常适合同时创建大量零件，同时保持精度和质量。

下图展示了SLS 3D打印机系统的工作原理：

SLS 3D打印系统。

该表列出了您可以通过这台打印机发送的材料、它的用途及其优点。

表4：SLS 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

尼龙11、尼龙12、填充尼龙（例如玻璃填充）

优势

无需支撑结构、复杂的几何形状、耐用的部件

常见应用

概念模型、最终用途零件、医疗设备

尺寸精度

+/- 0.002" - 0.003" 每英寸

5。多射流融合（MJF）

多喷头融合打印有很多活动部件。在这些机器上，沉积一层塑料粉末，然后由加热头加热。喷墨式阵列悬停在顶部，将熔合剂和细化剂精确地喷射到粉末中。加热元件将它们融合在一起，然后重复该过程。与 SLS 打印一样，由于采用基于粉末的方法，MJF 部件不需要支撑结构，因此可以在构建室中水平和垂直地同时打印许多部件。在 Xometry，我们通过 MJF 提供刚性和柔性材料以及多种后处理选项，例如染色和化学蒸汽平滑，以进一步增强打印效果。

下图是使用 Xometry 的 MJF 服务制作的零件示例，在本例中，该零件也被染成黑色：

使用 MJF 打印的尼龙 12 部件，表面染成黑色。

下表分享了 MJF 打印机可以使用的材料、它可以打印的内容及其优点。

表5：MJF 3D打印

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

尼龙 PA 12、聚丙烯、玻璃填充尼龙、TPU 88A

优势

高精度、快速、低成本

常见应用

视觉准确的原型、最终用途零件

尺寸精度

+/-0.7mm

SLS 和 MJF 生产采用知名材料的零件，主要是尼龙，但也有 PP 和 TPU。这些零件非常耐用，并且具有与其基材相同的典型性能。这使得工程师能够测试采用也可以转移到其他工艺的材料制成的零件。

克里斯蒂安·津劳恩

团队负责人，手动报价

当您在市场上寻找可直接在金属上进行 3D 打印的工艺时，请考虑直接金属激光烧结 (DMLS) 服务。与选择性激光烧结类似，DMLS 机器沉积一层薄薄的金属粉末，然后使用强大的激光逐层描绘出每个零件的横截面，将金属颗粒熔合在一起形成零件。与 SLS 不同，支撑结构是 因为烧结金属产生的热量和应力比塑料大得多。由于尺寸大、成本高，并且打印完成后零件需要大量的后处理步骤，DMLS 机器往往只能在工业商店中找到，例如 Xometry 网络内的商店。

下图显示了 Xometry 的 DMLS 打印机正在用钢粉烧结零件：

DMLS 3D 打印机烧结钢粉形成零件。

下图详细介绍了 DMLS 打印机可以制作的内容、可以使用的材料以及它适合哪些类型的应用。

表6：DMLS 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

不锈钢、铝、镍合金、钛

优势

高度细节、全致密的金属部件

常见应用

航空航天和汽车零部件

尺寸精度

第一英寸为 +/- 0.005”，此后每英寸为 +/- 0.002”。

7。电子束熔炼（EBM）

如果你提高难度，你会遇到电子束熔化 (EBM) 等打印方法。与 DMLS 一样，这些机器属于工业类别，需要相关专业知识。它的过程正如其名——它使用电子束将金属颗粒融合在一起。机器铺上一层金属粉末，然后光束进行跟踪和熔化。 光束甚至可以分开以同时处理多个区域。 

在此图表中，您将看到 EBM 3D 打印机使用的材料、它可以构建什么以及它的优势。

表7：EBM 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

铬、钛

优势

比 DMLS 更快

常见应用

航空航天、医疗、石化零部件

尺寸精度

不适用

8。数字光处理 (DLP)

一些 3D 打印选项与其他选项类似，数字光处理 (DLP) 和 SLA 打印机就是这种情况。 主要区别在于，DLP 机器将使用紫外线一次在整个材料桶上投射图像，而不是使用激光一次一点地绘制横截面。数字光处理使光聚合物打印变得更加容易。它比 SLA 更便宜、更快，但仍然可以制造高质量的零件。 

此图表详细介绍了 DLP 打印机的材料、用途和优势：

表8：DLP 3D打印优势

材料 优势 常见应用 尺寸精度

材料

类聚碳酸酯、类 ABS、类聚丙烯

优势

比 SLA 更快

常见应用

珠宝铸造、牙科夹板、微型雕像

尺寸精度

0.1毫米

3D 打印需要考虑哪些因素？

有各种各样的 3D 打印机可以满足各种需求。您需要考虑您想要构建的最终产品、您想要的材料以及您的预算和时间表。如果您正在寻找一台可以在家中享受乐趣和低调生产的打印机，爱好者 FDM 或 SLA 打印机可能适合您。更先进的打印机（例如 DMLS 机器）更适合工业空间和航空航天、工程或医学等行业。 

要了解更多信息，请参阅我们的 3D 打印完整指南。

最常见的 3D 打印类型是什么？

FDM 打印是最常用的 3D 打印机类型之一。这是由于其成本低且易于使用。然而，当谈到工业塑料应用时，MJF 往往是首选。金属部件的制造往往使用 DMLS 来完成。 

要了解更多信息，请参阅我们的 3D 打印类型指南。

最适合初学者的 3D 打印类型是什么？

FDM 3D 打印对于初学者来说是最简单的 3D 打印类型。不仅工艺简单易懂，而且原材料便宜，设备价格也非常实惠。 DLP 打印也是一个很好的起点，但往往需要更深入地了解 3D 打印方法。平均而言，DLP 也比 FDM 更昂贵。

最佳的材料 3D 打印类型是什么？

MJF 打印机拥有最广泛的可用材料，并且可以相对轻松地打印多材料和多颜色零件。 MJF 打印机可以有选择地为打印件的不同部分着色，同时还能够将不同的材料类型放入同一部分。 

要了解更多信息，请参阅我们的 3D 打印材料指南。

医疗用途的最佳 3D 打印类型是什么？

医疗植入物需要不锈钢或钛等先进材料。因此，像 DMLS 这样的粉床 3D 技术最适合这些应用。 

建筑 3D 打印的最佳类型是什么？

3D打印在建筑行业仍处于起步阶段。然而，大型 3D 打印机成功地采用了与 FDM 打印机类似的技术来打印混凝土结构。它的工作原理是打印一层又一层的混凝土，从头开始建造一个结构。 

最适合教育的 3D 打印类型是什么？

FDM 打印机非常适合教育用途。这是因为它们的机制易于观察和理解。此外，它们的运营成本低，原材料也便宜。

建筑 3D 打印的最佳类型是什么？

建筑公司使用 3D 打印机打印其设计的比例模型，他们通常认为 SLS 是最合适的 3D 打印技术类型。这是因为可用的构建体积更大，并且 SLS 能够构建具有卓越细节的零件。

有关 3D 打印类型的常见问题

3D 打印机的成本是多少？

市场上有许多不同类型的 3D 打印机。因此，入门级 FDM 机器的 3D 打印机成本仅为 150 美元。先进的 DMLS 机器的起价约为 250,000 美元。 3D 打印机可以直接从供应商处或亚马逊等第三方网站购买。

可以使用 3D 打印机开展业务吗？

是的，但是进入门槛很低，因此市场很可能已经被志同道合的人饱和了。然而，使用最新的 3D 打印方法并向利基市场供货是一个很好的起点。

3D 打印是一项有利可图的业务吗？

是的，特别是如果提供先进的 3D 打印服务和材料。

通过 3D 打印您能赚多少钱？

这完全取决于所提供的产品和服务。印刷品的价值也从塑料饰品的几美分到高级金属部件的数千美元不等。

摘要

本文介绍了 8 种不同的 3D 打印技术、它们的应用以及它们的优势。 

通过 Xometry Instant Quoting Engine®，您可以轻松获得其中许多流程以及更多流程。您所需要做的就是上传 3D CAD 文件（例如 STL），并从选项中配置报价以获得即时定价和交货时间。今天就尝试一下并获得即时报价！

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凯特·德·纳乌姆

Kat de Naoum 是一位来自英国的作家、作家、编辑和内容专家，拥有 20 多年的写作经验。 Kat 拥有为各种制造和技术组织写作的经验，并且热爱工程领域。除了写作之外，Kat 还担任了近 10 年的律师助理，其中 7 年从事船舶融资工作。她为许多出版物撰写文章，包括印刷版和在线版。 Kat 拥有金斯顿大学英国文学和哲学学士学位以及创意写作硕士学位。

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