您需要了解的有关 3D 打印的所有信息！

如果我们谈论不同的细分市场，3D 打印是最广泛使用的技术之一。 然而，当我们开始探索它的概念意义和历史时，还有很多东西要知道。

本文将对3D打印的历史、主要市场、工艺、所用材料展开深入探讨。

事不宜迟，让我们开始讨论吧！

3D打印历史概述

3D 打印的历史可以追溯到 1980 年代的日本，当时 Hideo Kodama 正在寻找一种方法来创建加速和更快的原型制作系统。 这是寻找可应用于制造的逐层方法的首次尝试之一。 作为他的实验的结果，Hideo 开发了一种适用于制造的差异化方法，包括使用光敏树脂。 此外，它是在紫外线的帮助下聚合的。 虽然他的发明尚未获得专利，但他被认为是第一个 3D 打印制造系统的发明者。

3D 打印的主要增长出现在 1990 年至 2010 年间，当时成千上万的公司和初创公司开始尝试不同的增材制造技术。 因此，这十年标志着 3D 打印技术，尤其是制造业的重大发展的开始。

3D打印的主要方法

3D 打印技术包含许多不同的制造过程，其中所需的材料逐层构建。 在任何形式下，现有的 3D 打印工艺都为设计师提供了广泛的可能性，使他可以轻松选择最理想、最合适的工艺。 以下是一些领先的 ​​3D 打印工艺：

立体光刻 (SLA)

Stereolithography 也称为原始工业 3D 打印工艺，非常适合生产细节丰富且表面光滑的零件。 由此产生的立体光刻零件质量看起来不错，可以帮助测试组件的功能和适合性。 除其他外，该打印过程用于医学和解剖模型。

多射流融合

这个过程与以前的方法非常相似，因为它有助于用尼龙粉末制造功能部件。 在多喷头熔合中，喷墨打印机用于将熔合剂涂在尼龙粉末层上。 在构建这一层之后，将加热元件穿过各个层以将它们融合在一起。 与其他工艺相比，该工艺也更易于机械处理并提供更好的表面质量。 因此，这种方法是理想的，因为它结合了传统方法的优点和加快施工时间，从而提高了生产质量。

聚射

这是一种流行的 3D 打印工艺，可以创建具有不同属性（包括材料和颜色）的零件。 使用这种方法，设计人员可以改进注塑件和原型的生产技术。 然而，设计是统一的和刚性的。 因此，坚持常规程序通常是理想的。 当该过程还包括现有结构的原型设计时，该过程消除了投资早期开发周期和更快地设计以节省必要资源的需要。

选择性激光烧结 (SLS)

选择性激光烧结是一种 3D 打印工艺，可将尼龙基粉末熔化并将其转化为固体塑料。 因为这个过程是用真正的热塑性材料制造零件，所以得到的材料也很耐用，是功能测试的理想选择。 与其他方法相比，这种工艺生产的零件是实心的，但表面较粗糙。 此过程还消除了对支撑结构的需求，使其成为其他 3D 打印过程不常见的更大体积的理想选择。

电子束熔化

电子束熔化是另一个重要的 3D 打印工艺。 它非常受欢迎，因为它使用由有助于熔化金属粉末的电磁线圈调节和控制的电子束。 这会提高漆床的温度并在堆积过程中稳定真空条件。 温度还决定了用于熔化零件的材料。 电子束熔化如此普遍的另一个原因是它有助于集成 3D 打印技术，从而不会浪费过程中使用的资源。

数字光处理 (DLP)

这个过程与选择性激光烧结非常相似，因为它有助于在光的帮助下提高液态树脂的质量。 两种方法的主要区别在于数字光处理使用数字光投影屏幕。 相反，另一种方法使用紫外激光。 这意味着数字光处理技术使用可以一次生成一整层图像的 3D 打印机，从而提高整体构建速度。 虽然这种技术通常用于加快原型制作过程，但它也可用于小批量生产单元，包括塑料部件。

通过熔融沉积 (FDM) 建模

它是专门用于塑料零件的最常见的桌面 3D 打印工艺之一。 当需要制作物理模型时，熔融沉积建模也是一种廉价且可比较的扩散过程。 任何用于熔融沉积建模的 3D 打印机都可以通过分割各个层并构建整个平台来帮助挤出塑料细丝。 这种方法也是功能测试的理想方法，但该技术通常受到限制，因为零件具有相对参考表面且强度不足。

直接金属激光烧结

这是一种金属 3D 打印工艺，扩展了金属零件设计的现有和可能的可能性。 该工艺最常用于减少加工中使用的金属体积，并将多部分功能组装成单个组件。 此外，它还非常适合制造具有特殊设计特征的内部通道的轻质部件。 该工艺也是原型设计和生产的理想选择，因为它使用的零件密度足以承受传统金属制造工艺（如铸造和机械加工）的考验。 因此，通过直接金属激光烧结生产金属部件也非常适用于有机结构部件设计是关键要求的应用。

3D打印的主要材料

3D 打印的主要材料种类与我们在上一节中介绍的方法一样广泛。 以下是标准 3D 打印过程中使用的主要打印材料

塑料

塑料是 3D 打印最常用的材料之一，因为它是玩具和家居等行业的多种材料。 使用 3D 打印技术由塑料制成的产品允许构建具有透明形状和鲜艳色彩的产品，这些产品因其光泽的质地而广为人知，尤其受到赞赏。 它也是一个相对实惠的选择，因为它对开发人员和消费者来说都很轻巧且便于携带。 此外，使用3D打印机制造的塑料制品具有各种形状和一致性，这有助于进一步丰富应用范围。

在对 3D 打印中使用的塑料类型进行分类时，会区分以下内容：

丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）

它是最可靠和最安全的选择之一，尤其适用于家庭使用或其他个人使用，包括 3D 打印机应用程序。 它也被称为乐高塑料，因为它的基材由具有柔韧性和强度的面条状结构组成。 由于这种特殊性能，这种类型的塑料也是玩具和贴纸等产品的理想选择。

聚碳酸酯 (PC)

虽然不像其他塑料那样受欢迎，但聚碳酸酯为设计师提供了只有在高温下才有可能的独特喷嘴设计。 除了许多其他产品类别外，聚碳酸酯还适用于生产低成本塑料和模制外壳，这使其特别适合这些行业。

聚乙烯醇塑料 (PVA)

聚乙烯醇塑料通常用于低成本的家用打印机，因为它通常是具有足够可持续性和可观察性的材料的合适基材。 然而，聚乙烯醇塑料不适用于需要高强度的产品，但在制造仅供临时使用的物品时，它是一种具有成本效益的选择。

聚乳酸 (PLA)

对于适合 3D 打印的材料，这是最环保的选择之一。 这种酸来源于天然来源，如玉米淀粉和甘蔗，通常以硬质和软质两种形式提供。 此外，它由固体材料制成，因此适用于广泛的产品。 因此，技术人员和设计师通常认为它是 3D 打印工艺（包括使用塑料）最通用和最环保的选择之一。

粉

即使采用现代 3D 打印工艺，也经常使用不同类型的粉末来制造各种产品。 然而，考虑到 3D 打印机的工作原理，粉末通常会被熔化并分层铺展，直到达到所需的厚度、纹理和图案。 这种粉末可以有不同的形式，来自不同的来源和材料。 但是，一些最常见的包括以下内容 -

聚酰胺 (PA)

这种粉末以其强度和柔韧性而闻名，可以在 3D 打印产品的制造中实现高水平的细节。 它也是组装零件和互锁不同零件以创建 3D 打印模型的理想选择。 此外，它还有助于打印从把手和闩锁到创意人物和玩具车的所有东西。

铝化物

铝化物是灰色铝、铝粉和聚酰胺的混合物，使其成为最稳定的 3D 打印模型之一。 此外，它具有颗粒状和沙质质地，非常适合需要高强度的工业模型和原型。 此外，在粉末形式中，运输和模塑成产品所需的任何形状都相对容易。 因此，与 3D 打印中常用的其他粉末形式相比，它具有更高的价值。

树脂

合成树脂是 3D 打印中使用最少的材料之一。 与其他材料相比，树脂用于有限的应用，并为最终产品提供有限的安全性和强度。 它们由液态聚合物制成，可以更长时间地暴露在紫外线下，因此通常有黑色、白色和透明版本。 然而，不同的产品和变体也可以制成橙色、红色、蓝色和绿色。 树脂通常分为三个不同的类别，包括以下

可涂漆树脂

这些是光滑的表面 3D 打印，以其美观和强度而闻名。 这些树脂还用于制作面部细节，例如B. 描绘通常难以触及的仙女。

透明树脂

这是最重要的树脂类别，因为它最适合 3D 打印产品。 它们的特点是表面光滑，外观透明，是合成树脂的理想选择。 然而，透明树脂的透明和彩色变体最常用于制造通常具有透明表面的棋子、小雕像和小型家居配件。

高度精细的树脂

这些通常用于需要具有复杂和精细细节的小型模型。 例如，高度精细的树脂最常用于生产 4 英寸的手指，其中包含复杂的衣柜结构和使用此类树脂打印的细节。

金属

金属也是最受欢迎的 3D 打印材料之一。 它们最常用于直接金属激光烧结和其他适当的工艺。 使用金属的技术包括制造需要重金属 3D 打印以加快和简化零件设计的航空航天设备。 金属也常用于制造珠宝。 在这种情况下，生产必须快速且大批量。 因此，有机会使用 3D 打印技术创作更详细的作品。

3D 打印中金属的使用最常用于航空航天工业，用于制造喷气发动机的燃料喷射器。 据估计，到 2020 年产量将增长 10%，这表明金属在航空航天业 3D 打印中的使用越来越多。 在打印过程中，金属有助于达到一定的硬度，因此打印机可以直接使用这些材料制作金属零件。 一旦产品达到最终加工，它就会被电抛光并传递到下一个细分市场。

碳纤维

碳纤维是一种复合材料，用于 3D 打印机，作为塑料材料的顶层。 在 3D 打印中使用碳纤维的主要目的是增强塑料，因为这种组合提供了一种更快、更方便的金属替代品。

纸

当设计需要比 3D 插图更逼真的原型时，纸张用于 2D 打印。 这种集成使 3D 打印模型能够以更高的准确性和细节传达设计的主要思想。 此外，它使最终产品具有吸引力和吸引力，并让人们更好地了解进入流程以实现预期结果的技术天才。

石墨

虽然不是最传统的 3D 打印材料之一，但石墨由于其导电性和强度而逐渐普及。 这种材料非常适合制造需要更大灵活性的产品，例如B. 太阳能电池板和建筑部件。

3D打印中的高温材料

在 3D 打印，尤其是熔融沉积建模中，高温材料发挥着重要作用，因为它们是最苛刻的前景。 这些材料通常需要比普通材料更高的温度，并具有出色的热化学和机械性能。 一些最著名的 3D 打印高温材料包括以下材料。

聚醚酮酮 (PEEK)

聚醚酮酮是最流行的替代品之一，可用于使用无定形材料轻松加工的应用。 俗称 PEEK，它提供了一个额外的和增强的粘合层，使其成为一种高度优选的高温材料，在压缩载荷下也能表现出高强度。

与其他 3D 打印材料相比，它还以其高耐热性而闻名，因为它具有更好的机械和化学性能，使其具有更高的耐热性。 出于这个原因，聚醚酮酮是适合高温的 3D 打印最受欢迎的材料之一。

奥特姆 (PEI)

ULTEM，俗称聚醚酰亚胺，是一种高温材料，以极低的价格提供出色的性能，使其成为 3D 打印的首选高温材料之一。 将其用作 3D 打印的高温材料的最大优势之一是，由于其出色的耐化学性和耐热性，它可以进行消毒。 因此，它是众多需要高阻力、强度和刚度的应用的理想选择。

聚偏二氟乙烯 (PVDF)

聚氯乙烯，也称为 PVDF，以其高机械强度和能够承受高达 150 摄氏度的温度而闻名。 它也是一种与聚四氟乙烯密切相关的高惰性热塑性塑料，使其成为首选选择之一。

3D打印的主要市场

3D 打印技术已经存在了几十年，并在各个细分市场和行业中获得了普及。 一致的 3D 打印应用程序正在不断发展，但它们在一些关键市场上已经普及。

以下是使用 3D 打印的行业中一些最常见的用例：

医药

3D 打印广泛用于医学，特别是生物打印，技术人员需要使用细胞和生长因子等材料来研究组织样结构。 医学中的 3D 打印应用也有助于广泛使用金属植入物治疗骨质疏松症。 生物打印还有助于 3D 打印人造器官，当更快的生长是治疗的基本要求时，它可以帮助器官衰竭患者。

建筑行业

建筑行业是 3D 打印的另一个流行用例。 混凝土 3D 打印被认为是一种较早且成本较低的建筑物建造方式。 它使设计师能够创建专门为混凝土基础和建筑物量身定制的现场设计。

艺术和珠宝

艺术和珠宝行业也是 3D 打印技术的热门应用。 3D 打印的进步使世界各地的数百万艺术家能够并激发他们使用金属 3D 打印来创作他们定制的独特艺术品和珠宝。 尤其是在珠宝领域，3D 打印机可以帮助设计师尝试传统珠宝制作工艺无法进行的设计。 此外，它们还帮助创作者创造自己独特的定制珠宝。

制造和原型设计

众所周知，3D 打印最初是为了更快的原型制作而开发的。 然而，3D 打印技术对制造和原型制造市场的增长做出了重大贡献。 通过结合云计算技术，公司现在可以为消费者提供增材制造服务，而无需购买 3D 打印机。

展望未来

作为一项技术，3D打印改变了世界。 它不仅限于目标行业，还影响着全球数百万消费者的日常生活。 此外，他使消费品领域更加个性化和按需，从而扩大了未来的制造来源。

展望未来，专家预测，3D 打印机也将能够逐个原子地制造材料，将轻质结构技术提升到一个新的水平。 技术还将有助于制造轻质和高性能材料。 但是，还必须考虑各个行业中 3D 打印和增材制造的现有挑战。 现有技术正朝着变得更好、更便宜的方向发展，为研究人员提供了大量机会将 3D 打印与其他技术先进的工艺相结合。

为了使工业界在未来能够使用现有的 3D 打印技术，工业界和政治界必须走到一起，提出进一步的建议以加强政治。 此外，还需要以不同的方式看待这个问题，以便未来的技术能够给出更好的结果。