什么是3D打印,其工作原理如何?

这个过程被称为 3D打印(毫不奇怪)。就像传统的打印一样,它需要一张空白的纸并创建二维图像和文本,而看起来却无处不在,因此3D打印可以一无所有地创建完全实现的对象。这是一个令人着迷的过程,可以在许多领域中使用。

去年,James认为3D打印不再是神话或牵强的想法。仅在过去的12个月中,他就被证明是正确的:3D打印才刚刚开始。和我一起探索3D打印技术的来龙去脉,了解它的工作原理以及它为消费者带来的好处。

3D打印简史

早在1986年,一个名叫Charles W. Hull的人就申请了立体光刻技术的专利,这成为第一种利用稀薄空气制作3D对象的已知方法。该方法的发明迎来了机械加工的新时代。大多数对象都是通过减法过程(即打磨,钻孔,雕刻,切片等)构建的,而3D打印则使用 additive 过程(即通过添加材料)来构建)。

3D打印机价格昂贵。传统的纸墨打印机将花费您数百美元,而3D打印机将使您退回数万美元。幸运的是,您不需要拥有个人3D打印机,因为已经有许多服务可以为您打印3D对象。如果您有兴趣,请查看Shapeways和Sculpteo。

由于立体光刻技术的昂贵性质,其他形式的3D打印技术也已率先问世。这些较新的技术各有优缺点,但大多数便宜得多,每个人都可以使用。

3D打印技术

立体光刻 (SLA)是最早开发的3D打印技术。它通过在自身顶部上印刷一层或多层特定光敏聚合物的层,凭空创造物体。这种材料从液态开始,到固态紫外线照射时变成固态。

数字光处理(DLP)与立体光刻相似,它使用光使液体硬化成固体。但是,在数字光处理中,对象从一桶盛满液体的容器开始。液体的一部分暴露在光线下硬化,然后将构建板降低少量。另一束光会使更多的液体硬化,然后重复此过程。剩余的液体被排干,留下实体模型。

选择性激光烧结(SLS)使用大功率激光来熔化材料颗粒(例如塑料,玻璃,陶瓷,电子束熔化(EBM)是一种用于金属零件的3D打印工艺。该过程在真空中进行,并从金属粉末(最常见的是钛)向下扩散开始。然后,电子束将粉末熔化成固体层。用这种方法创建的对象出奇的密集且坚固。

多喷嘴建模(MJM)的工作方式与现代InkJet打印机类似。它散布一层树脂粉末,然后喷洒有色的粘合胶状物质,使粉末硬化成单层。多喷射建模非常有用,因为它快速且支持彩色打印。

熔融沉积建模(FDM)使用加热的挤出喷嘴来熔化材料(例如塑料)出来的时候喷嘴可以通过计算机辅助控制在水平和垂直方向上移动。当材料离开喷嘴时,它几乎立即硬化。

几乎所有形式的3D打印都需要STL文件。 STL文件是3D模型的一种特定格式,允许3D打印机方便有效地将对象切成实际打印中使用的各个图层。大多数STL文件都是先在计算机辅助设计(CAD)程序中创建的,然后进行转换。

3D打印的优点

3D打印机在商业和个人用途中都非常有用。个人3D打印的唯一真正障碍是所涉及的非凡成本和创建有效的STL模型所需的技术知识。如果您能克服最初的困难,那么您将看到很多好处。

3D打印机使与设计相关的工作变得更快,更容易。设计人员可以掌握概念和想法,并快速生成有效的三维表示形式,称为“快速原型制作"。随着设计的不断发展,每次迭代都可以立即进行原型设计。

公司还可以通过使用3D打印机创建最终产品而不仅仅是原型,从而从中受益。减法过程最终导致大量浪费的材料,例如刨花,钻孔碎屑和切碎的碎片,这些碎片太小而无法在任何地方使用。 3D打印的附加过程消除了大多数(即使不是全部)形式的废物。

3D打印的性质使定制变得容易。典型的装配线要求将物体的不同零件以特定方式装配在一起,否则装配线将失败。使用3D打印机,可以在STL文件中进行个人自定义-无需更改打印机。

通过3D打印可以实现的细节水平非常出色-其他任何其他工具都无法比拟除了完全由手工设计和制作的物品外,其他制造方法。 3D打印机的精度可以达到4微米的分辨率。那比人的头发还稀疏。

3D打印技术并不能完全改变世界,但它无疑是引人入胜且有价值的。世界各地的公司已经在其制造过程中采用了3D打印。业余爱好者已经打印出一些奇异的物品以供自己欣赏。在未来十年内,我们完全有可能看到家用打印机按照自己的意愿创建3D对象。

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