3D 打印的类型
3D打印 制造工艺包含多种技术，这些技术根据数字设计逐层构建零件。每种方法的工作原理各不相同，这会影响零件的材料选择、表面光洁度、强度和总体成本。 选择正确的方法取决于……满足项目成本、材料和性能要求等需求，帮助确保选择最合适的工艺。
一些最流行的3D打印技术包括SLA、FDM、DLP、MJF、PolyJet、DMLS、EBM等。 SLS 3D 打印. 根据预期用途的不同，这些工艺采用不同的技术，例如激光、光或热，来形成塑料或金属零件。
没有一种3D打印方法是最好的。合适的3D打印类型取决于多种因素，例如： 精度、强度、速度和设计复杂性。FDM 和 SLA 适合快速制作原型，而 SLS、MJF 和金属打印更适合制作强度高、结构复杂的原型。d 功能部件。
如今，3D打印技术已广泛应用于各行各业的原型制作、模具制造，甚至最终用途零件的制造。 本文介绍了 3D 打印技术的主要类型、每种工艺的工作原理以及它们的最佳应用领域。
用于快速原型制作和生产的3D打印
3D 打印原型
多种 3D打印的类型 主要用作产品开发周期中的工程工具，将 CAD 文件转换为有形组件。 通过创建原型（使用基本形状），可以在投入时间和金钱进行机械加工或模具制造之前评估尺寸、验证装配配合并直观地评估整个设计，3D 打印使工程师能够快速迭代开发和改进设计。由于无需模具或夹具，通过此工艺创建的零件可以以极短的周期进行制造和测试。
工程师选择合适的 3D打印方法 根据原型需要展示的功能而定。对于初步评估，一个简单的模型就足以确认零件的形状和尺寸。随着评估进入更高级的阶段，可以专门为功能测试创建零件。
此时，材料的性能特征，例如承载能力和热性能，就成为重要的考虑因素。由于不同3D打印工艺的能力存在差异，工程师会选择最适合执行所需测试的工艺。
原型制作可能是 3D 打印最广为人知的应用；然而，它也被用于生产环境中，在那里它可以解决传统制造技术的独特局限性。
3D打印非常适合生产小批量、具有内部结构或复杂几何形状的产品。 那些用传统方法难以制造或制造成本高昂的产品。例如，它广泛应用于航空航天和医疗领域。工业界利用3D打印技术制造轻量化零件和具有复杂设计的定制组件。此外，在航空航天和医疗等领域，由于需要极其轻巧的结构和具有严格公差的定制组件，3D打印技术也被广泛用于提供设计灵活性。
如前所述，立体光刻（SLA）是一种常用的树脂基3D打印技术，尤其适用于原型制作。它利用紫外激光逐层固化液态树脂来制造零件。由于SLA工艺能够制造出无可见层纹的零件，因此最终得到的零件具有优异的表面光洁度和高度的细节表现。
因此，SLA技术非常适合验证设计意图和制作外观精美的原型。SLA工艺的一个局限性在于，打印过程中所有部件都必须有支撑，因为未支撑的区域会在重力作用下下垂。
3D 打印技术的类型
通常，3D 打印的类型主要根据增材制造材料在制造过程中是沉积、熔融还是固化来分类。
在产品开发过程中，工程师选择打印方法并非基于其市场份额，而是基于其是否符合产品的规格，包括允许的公差、工作应力、几何复杂性和生产批量。以下是一些常见的打印方法。 3D打印的种类。
基于材料挤出的打印
材料挤出是目前最普遍的3D打印技术之一，它成本相对较低且操作简便。然而，与粉末或树脂基材料沉积相比，材料挤出工艺在尺寸精度、表面光洁度和各向同性强度方面存在局限性。
熔融沉积建模（FDM）
FDM 3D打印操作特写
对比 FDM 与 SLAFDM是一种热塑性挤出成型工艺。热塑性材料从线轴连续输送到加热喷嘴，熔化后沿预定路径形成固化的胶珠。这些胶珠逐层堆积，最终形成层状结构。
通过热粘合，每一层都与下一层粘合在一起。然而，当层与层堆叠方向平行和垂直时，相邻层之间的粘合强度存在显著差异。
应用领域
FDM技术常用于生产汽车仪表板原型、装配夹具和低成本功能测试装置。在产品早期开发过程中，g 部件。
尽管熔融沉积成型（FDM）并非专为高精度功能测试而设计，但在许多情况下可用于基本功能测试。在工业领域，低应力使用部件可采用FDM技术制造。
材料种类
FDM工艺中最常用的热塑性塑料包括ABS、PLA、PETG、聚碳酸酯等。此外，还有PEEK和ULTEM等高性能热塑性塑料可供选择。如前所述，热塑性塑料的选择会影响热变形温度、刚度和化学稳定性等特性。
何时使用FDM
当成本或时间是首要考虑因素，且对精度要求不高时，可使用FDM工艺。如果您的应用需要精细的细节、光滑的表面或均匀一致的机械性能，则不应使用FDM工艺。
连续纤维增强印刷（CFRP）
碳纤维增强复合材料（CFRP）比传统的挤出材料更先进，因为它通过在整个打印部件中连续铺设纤维进行增强。与未增强的挤出材料相比，CFRP具有更优异的机械性能。
工艺应用
除了挤出成型的热塑性基础材料外，本文所述系统还利用嵌入打印部件内部的连续纤维，例如碳纤维或玻璃纤维。通过沿主应力轴方向布置这些纤维，可以提高相应方向上的拉伸强度和弹性模量。这对于需要在特定方向上增强刚度的应用尤为有利。
应用领域
碳纤维增强复合材料（CFRP）用于航空航天领域。用于高强度重量比的支架和汽车结构部件，可替代一些轻质金属部件。
使用的材料
工程聚合物基材（例如尼龙）与碳纤维或玻璃纤维的复合是常见的选择。最终的机械性能很大程度上取决于纤维的位置和体积百分比。
何时选择碳纤维增强复合材料
当需要比标准挤出塑料材料更优异的机械性能时，应选择碳纤维增强复合材料（CFRP）；然而，改用金属则不合理。此外，它也是承受单向载荷的部件的理想解决方案。
什么是ADAM（原子扩散增材制造）？
ADAM 是一种金属增材制造技术，它将含有金属的长丝与粘合剂混合后挤出成型。
流程概述
ADAM组件制造的第一步是将一系列细丝沉积到含有金属粉末和粘合剂混合物的基板上。完成所有细丝沉积步骤后，对组件进行脱脂和烧结。
烧结过程中，粘结剂被去除，金属颗粒熔合在一起。由于烧结过程中会发生收缩，因此在打印前必须对所有CAD设计进行补偿调整。
APPLICATIONS
ADAM用于生产客户适用于金属刀具镶件和小批量工业零件，在这些情况下，CNC 加工成本高昂或耗时较长。
相容材料
不锈钢、工具钢、镍基合金和其他铁基金属是ADAM工艺最常生产的部件。ADAM工艺生产的金属的性能取决于烧结质量和最终金属部件的密度。
何时选择亚当
当小批量生产金属零件，而传统的数控加工并非最有效的方法时，请选择 ADAM。 然而，对于公差要求严格的零件来说，这不是一个可行的选择，而且如果不进行后续加工，也很难获得高度抛光的表面。
汇总表
| 工艺应用 | 材料种类 | 强度 | 准确性 | 典型用途 |
| FDM | 热塑性塑料 | 中 | 低 | 原型、固定装置 |
| CFR | 纤维增强聚合物 | 高 | 中 | 结构件 |
| ADAM | 金属合金 | 高 | 中 | 金属零件 |
粉末床熔融技术
粉末床熔融工艺用于制造功能性零件。粉末床熔融工艺不仅具有优异的机械性能，而且无需传统模具即可制造复杂的几何形状。
选择性激光烧结（SLS）
选择性激光烧结——SLS 3D打印
SLS 是一种 PBF 工艺，它使用塑料粉末来生产坚固耐用的零件。
工艺应用
在成型平台上涂覆一层薄薄的粉末，然后用激光选择性地熔化。每完成一层熔化后，成型平台就会下降。这样就一层一层地堆积材料，最终形成成品。未熔化的粉末为零件提供了结构支撑，无需额外的支撑结构。
应用
SLS广泛应用于功能性卡扣-适用于无人机组件、定制消费品外壳
相容材料
PA11和PA12是两种常用的尼龙基材料，适用于此类应用。可以生产填充型材料以提高其刚度。
何时使用：
如果您需要制造具有良好机械性能且几何形状复杂的零件，但产量低于大批量生产，则应使用选择性激光烧结 (SLS) 工艺。如果您的应用需要光滑的表面光洁度，则直接金属激光烧结 (DMLS) 工艺是更好的选择。
直接金属激光烧结（DMLS）
DMLS 3D打印
DMLS 通过直接激光烧结制造全致密金属零件。
工艺应用
高功率激光器逐层熔化金属粉末，从而制造出致密的金属零件。由于打印过程中会产生热应力，因此需要支撑结构和可控冷却。打印好的零件可能需要进行后处理，例如热处理和机械加工。
应用
DMLS 主要应用于航空航天、汽车和医疗领域，用于生产具有明确内部通道和/或针对减轻重量进行优化的高强度零件。
材料相容性
钛合金、铝合金、不锈钢和镍基高温合金。
何时使用DMLS
当您需要加工无法通过传统机械加工方法制造的复杂金属结构时，可使用直接金属激光烧结 (DMLS) 技术。由于其打印时间相对较长且运行成本较高，DMLS 不建议用于大批量生产应用。
电子束熔炼 (EBM)
电子束熔化（EBM）是另一种金属熔化方法。EBM 使用电子束而不是激光。
工艺应用
在真空环境下，电子束逐层熔化金属粉末。真空环境最大限度地减少了成品零件中的氧化和残余应力。
应用
EBM 通常用于航空航天和医疗植入物应用，在这些应用中，保持材料的完整性和内部结构至关重要。
相容材料
钴铬合金和钛合金。
何时使用循证医学
当您需要制造厚截面零件或优先考虑最大限度减少应力时，请选择电子束熔化 (EBM) 工艺。但是，如果您需要零件具有更精细的表面光洁度，则直接金属激光烧结 (DMLS) 工艺是更佳选择。
结语
| 工艺应用 | 材料种类 | 强度 | 准确性 | 典型用途 |
| SLS | 尼龙 | 高 | 中 | 功能性塑料部件 |
| DMLS | 金属制品 | 非常高 | 高 | 航空航天部件 |
| EBM | 金属制品 | 非常高 | 中 | 医疗植入物 |
光固化技术
光固化工艺的主要优势在于能够实现最精细、最完美的表面光洁度和最高的视觉效果。光固化工艺使用液态树脂，该树脂在光照下会固化。光固化工艺通常用于制作原型，切勿用于结构件的制造。
立体光刻（SLA）
光敏聚合物SLA 3D打印
研究方法
在立体光刻（SLA）技术中，液态树脂层通过紫外激光固化。每一层树脂被绘制到树脂表面，固化后再添加到下一层。打印完成后，模型需要冲洗以去除未固化的树脂，然后再次进行紫外固化以使其稳定。
应用
SLA技术的应用包括外观模型、铸造模具制作以及医疗/牙科模型。通常，当表面质量/光洁度和/或细节要求比机械性能更重要时，就会采用SLA技术。此外，工程师还可以使用SLA技术进行模具设计前的验证。
适用材料
用于立体光刻的光敏树脂旨在模拟ABS或聚丙烯等塑料材料的性能。尽管一些树脂的配方使其刚性更强，但与工程塑料相比，所有光敏树脂都表现出脆性。
何时使用立体光刻（SLA）
如果您需要光滑的表面光洁度和精确的细节，请选择立体光刻 (SLA) 工艺。但如果您的最终应用会承受机械载荷或热暴露，则不应选择此工艺。
数字光处理 (DLP)
DLP 3D打印工艺
Alt：该图像显示了 DLP（数字光处理）3D 打印过程，其中 3D 打印机正在逐层构建一个精细的物体。
研究方法
在数字光处理 (DLP) 工艺中，利用投影仪一次性固化整层液态树脂。与 SLA 工艺（激光逐层照射树脂层的各个横截面区域）不同，DLP 工艺使用单次闪光即可曝光整层树脂。因此，数字光处理工艺效率更高，尤其适用于同时制造多个零件。
应用
数字光处理（DLP）技术已成功应用于牙科模型、小型托槽和珠宝模型的制作。此外，数字光处理还用于小型精密零件的批量生产。
适用材料
虽然这两种树脂都有多种类型可供选择。 服务水平协议 (SLA) 和数据防泄漏 (DLP) 它们属于同一类光敏树脂。刚性树脂、柔性树脂和可浇铸树脂都是可供选择的种类；然而，与立体光刻技术一样，它们的机械强度仍然相对较低。
何时使用DLP
如果时间比表面精度更重要，请选择数字光处理 (DLP) 技术。DLP 非常适合需要高分辨率细节的小型零件。
结语
| 工艺应用 | 材料种类 | 强度 | 准确性 | 典型用途 |
| SLA | 树脂基碳带 | 低至中 | 高 | 视觉原型 |
| DLP | 树脂基碳带 | 低至中 | 高 | 小细节部分 |
| 聚射 | 多树脂 | 低 | 非常高 | 概念和设计模型 |
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先进的粉末基工艺
这些工艺流程使企业能够从原型开发过渡到实际生产应用。该工艺流程有利于批量生产，并且与树脂打印相比，能够为功能性零件提供更佳的效果。
多射流聚变（MJF）
MJF 3D打印聚酰胺部件
工艺应用
多喷头熔融工艺采用尼龙粉末层层喷涂，每次喷涂一层。每一层都配有一个打印头，将熔融剂喷涂到所需区域，然后通过加热将粉末粘合在一起。所有层均以均匀的速度进行处理，从而确保零件整体的一致性。
应用
功能性终端应用部件，例如外壳、卡扣和连接器。适用于中等批量生产，且对设计质量要求较高的组件。
材料种类
尼龙 PA12、TPU 和聚丙烯是部分系统中常用的材料。这些材料具有实际使用部件所需的良好强度和耐磨性。
何时使用
如果贵公司需要生产出质量稳定、性能优良的塑料零件，并且生产速度比 SLS 工艺更快，则可以使用多射流熔融工艺。
粘合剂喷射
工艺应用
粘结剂喷射成型工艺可以将液态粘结剂逐层涂覆到粉末状材料上。打印完成后，零件强度极低，必须经过烧结或固化等额外处理才能达到其全部强度。
应用
铸造模具、金属零件和大批量生产。粘结剂喷射成型技术能够以比其他方法更低的成本生产复杂形状的零件。
材料种类
金属、沙子、陶瓷。最终产品的性能很大程度上取决于后处理技术。
何时使用
当单位成本低、批量大比强度和/或公差要求更重要时，可以使用粘结剂喷射成型。
结语
| 工艺应用 | 材料种类 | 强度 | 准确性 | 典型用途 |
| MJF | 尼龙，TPU | 高 | 高 | 功能性生产部件 |
| 活页夹喷射 | 金属、沙子 | 中 | 中 | 铸造件和批量零件 |
在选择3D打印技术类型时需要考虑哪些因素
工程师通过比较零件要求与每种工艺的能力和局限性，来选择合适的3D打印方法。例如， 金属3D打印 当零件需要高强度、耐热性或复杂的内部结构时，通常会选择这种工艺。选择错误的工艺可能会导致变形、配合不良、强度低或需要额外的后处理。
为了确定最合适的工艺，工程师会评估以下四个关键因素：
零件功能和负载条件
这个部件会发挥功能性作用吗？还是仅仅展示其预期的形状？
许多 3D 打印部件故障的发生，是因为选择工艺时只考虑美观而不考虑性能。
结构件通常需要采用选择性激光烧结 (SLS)、材料喷射 (MJF) 或金属打印等工艺制造。虽然非承重 FDM 和树脂打印部件可能适用于某些应用，但它们在应力作用或长时间暴露下性能不佳。
对于包含运动（例如铰链、枢轴等）或其他部件必须正确配合的机构的装配组件，层方向可能会限制使用熔融沉积成型 (FDM) 和立体光刻 (SLA) 成功装配。
材料选择和零件性能
虽然各种 3D 打印工艺的材料选择相似，但由于具体工艺的不同，打印材料表现出不同的机械性能和物理特性。 例如，虽然不同的尼龙粉末外观可能相同，但它们的机械性能会因生产工艺的不同而有显著差异。例如，选择性激光烧结（SLS）、熔融激光烧结（MJF）和注塑成型。
采用立体光刻 (SLA) 和数字光处理 (DLP) 技术制造的光敏聚合物打印部件具有美观的表面光洁度；然而，它们的抗冲击性有限。通常认为它们较脆，在正常使用条件下容易开裂。
使用尼龙的粉末基工艺（如 SLS/MJF）在弯曲和磨损过程中具有更高的柔韧性；然而，随着载荷和/或暴露时间的增加，这些优势会减弱。 金属基打印部件具有很强的机械性能；然而，后处理操作（热处理、机械加工等）会极大地影响最终的机械性能。
公差和配合问题
在生产功能性3D打印零件时，最常见的挑战是装配问题。这包括孔径过小、配合面错位需要手动调整才能成功组装等。
由微小特征和严格公差组成的组件需要高精度打印技术。立体光刻 (SLA) 和 PolyJet 是目前可用于生产功能性组件的精度最高的工艺之一。
在熔融沉积成型（FDM）工艺中，层厚和打印质量会影响尺寸精度。如果设计的几何形状中存在配合面或严格的公差要求，则金属增材制造的零件通常需要进行打印后加工。
表面光洁度和外观
虽然表面光洁度主要是一个美观问题，但它也会影响密封性、摩擦性能和后续加工要求。 采用立体光刻 (SLA) 和数字光处理 (DLP) 技术制备的光敏聚合物打印部件表面光滑；然而，这些部件通常含有残留的支撑痕迹，必须去除。所有熔融沉积成型 (FDM) 打印部件都存在可见的层纹，尤其是在曲面区域。
选择性激光烧结 (SLS) 和多射流熔融 (MJF) 打印部件呈现出颗粒状表面纹理，这是由于增材制造过程中使用的粉末粒度分布造成的。 如果对美观性有要求，大多数金属基打印零件都需要进行打印后机械加工或喷砂处理才能达到所需的表面光洁度。
数量和单价
成本会根据零件数量的多少而发生显著变化。生产单个零件成本低廉的工艺，规模化生产时可能成本高昂。 FDM 和 SLA 适用于一次性原型制作或设计验证。当需要在一次成型中打印多个零件时，SLS 和 MJF 则效率更高。金属打印单个零件成本较高，因此仅在几何形状特殊的情况下才会使用。
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3D打印机多少钱？
3D打印机的成本取决于设备类型和用途。一些价格低廉的型号可以打印简单的物体，价格通常在500美元到5,000美元之间。工业级机器价格要高得多，用于制造实际产品的零部件。
基础型FDM打印机
这些机器旨在生产非常基础的形状，作为概念设计的低成本原型。因此，它们的价格低于1,000美元。然而，这些机器无法生产强度高的零件或需要精细加工的零件。
工业FDM打印机
3D打印墙体建造
这些机器广泛应用于各种制造场所，包括工厂车间。工业型号的价格根据所需质量的不同而差异很大。 一般来说，工业级FDM打印机的价格从10,000万美元左右到几十万美元不等。通常来说，工业级FDM打印机比桌面级打印机打印出的图像更坚固、更可靠。
树脂SLA/DLP打印机
这些机器最适合制作具有极其精细表面细节的模型。这类机器的价格差异很大。 根据您选择的是个人用途还是商业用途型号，价格可能从几千美元到几十万美元不等。树脂材质的型号通常无法承受物理压力或拉力。
选择性激光烧结（SLS）设备
对比 SLA 与 FDM, 选择性激光烧结（SLS）系统是专门用于生产实心尼龙零件的大型工业设备。由于其工艺复杂，这些设备的价格往往差异很大。 它们的价格可能超过 100,000 万美元。这些机器最适合制造功能性零件和小批量生产。
MJF 3D打印机
MJF打印机的工作原理与SLS打印机相同，因此也被归类为工业级设备。价格方面，它们与SLS打印机较为接近，但略低一些。 MJF 和 SLS 机器均可同时打印多个零件，并生产出具有相同特性（即材料属性）的零件。
金属3D打印机（DMLS/EBM）
由于每台金属3D打印设备都拥有极其高端的设计和功能，因此它代表着最大的投资之一。单台金属设备的成本可能高达500,000万美元至1万美元以上。 金属 3D 打印主要应用于航空航天、医疗和/或高性能工程等领域。
额外费用
除了购买一台新的 3D 打印机的成本之外，使用该机器还有其他费用，包括原材料、维护和打印后处理。 在使用工业 3D 打印机时，一些制造商报告称，后期加工操作在总成本中所占的比例高于初始 3D 打印成本。 然而，近年来混合制造（3D 打印与 CNC 加工相结合）和多材料打印等技术的进步，正在提高精度、表面光洁度和生产效率。
Prolean Tech：为原型制作到生产规模项目提供定制3D打印服务
3D打印是一种将CAD设计转化为实际零件进行测试和生产的实用方法。根据零件强度、细节和材料要求，可以选择不同的打印方法，例如FDM、SLA、SLS、MJF和金属打印。
每种工艺都有其特定的用途。FDM 和 SLA 常用于快速制作原型，而 SLS、MJF 和金属打印则更适合制造强度高、功能性强的零件。选择合适的工艺有助于避免装配、强度和表面光洁度方面的问题。
在 Prolean Tech，我们提供可靠的 3D打印服务 适用于定制原型和最终用途零件。我们的团队会根据您的设计要求，选择最合适的工艺和材料，以交付精准、可直接投入生产的组件。
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