Основните видове технология за 3D печат

3D печатът е повлиял на много индустрии, позволявайки неща като създаването на прототипи, персонализирани продукти и дори сложни медицински импланти. Въпреки че съществуват няколко метода за 3D печат, всеки със своите силни страни и идеални приложения, е важно да се разберат основните видове. Тази статия ще разгледа основите, приложенията, предимствата и недостатъците на най-разпространените технологии за 3D печат. Те включват моделиране чрез отлагане чрез стопяване (FDM), стереолитография (SLA), цифрова обработка на светлина (DLP), селективно лазерно синтероване (SLS), струйно нанасяне на материали, капка при поискване, струйно нанасяне на пясъчно свързващо вещество, струйно нанасяне на метално свързващо вещество, директно лазерно синтероване на метал (DMLS), селективно лазерно топене (SLM) и електроннолъчево топене (EBM). Като разберете тези методи, можете да изберете правилния подход за 3D печат за вашите нужди.

Кратък сравнителен лист:

Технология	Използвани материали	Приложения	Предимства	Недостатъци
FDM	Пластмаси	Прототипи, модели	Евтино, просто	По-ниско качество
SLA	Смоли	Гладки прототипи	Страхотни детайли	По-скъпо
СЛС	Полимерни прахове	Функционални части	Здрави, издръжливи части	Скъпо
Струйно почистване на материал	Фотополимери	Многоматериални/цветни части	Страхотни детайли, множество материали	Ограничени материали
Министерство на отбраната	Фотополимери, восък	Модели, прототипи	Многоматериална способност	По-бавна скорост
Струйно почистване с пясък	Пясък, свързващо вещество	Метални леярски форми	Сложни дизайни	Ограничени приложения
Струйно нанасяне на свързващо вещество (метал)	Метален прах, свързващо вещество	Метални части	Гъвкавост на дизайна	Необходима е последваща обработка
DMLS	Метални прахове	Функционални метални части	Висока якост, сложни геометрии	Скъпи, ограничени материали
EBM	Метални прахове	Високопроизводителни компоненти	Превъзходна здравина	Много скъпо
Защита от загуба на данни (DLP)	Смоли	Гладки прототипи	Висока прецизност	Ограничени материали, скъпи

Моделиране на стопено отлагане (FDM)

Как работи FDM 3D печатът

FDM е една от най-популярните и достъпни технологии за 3D печат. Процесът работи чрез подаване на твърда пластмасова нишка през нагрята дюза. Дюзата разтопява пластмасата и я отлага слой по слой върху конструираща плоча, за да създаде 3D обекта въз основа на дигиталния дизайн.

Често срещани приложения

FDM/FFF се използва широко за създаване на прототипи, разработване на продукти, производство на инструменти и приспособления, както и за създаване на концептуални модели, арт проекти и хоби артикули. Може да използва редица термопластични материали като PLA, ABS, PETG и специални филаменти.

Предимства

• Достъпна входна цена за настолни 3D принтери
• Широк избор на материали за различни приложения
• Сравнително прост и безопасен процес

Недостатъци

• По-ниска резолюция и качество на повърхността в сравнение с някои други методи
• Видими линии на слоевете върху разпечатките
• Потенциални проблеми като деформиране и нанизване

Като цяло, FDM/FFF постига добър баланс между цена, лекота на използване и гъвкавост за много приложения, което го прави популярен избор в 3D печата.

Стереолитография (SLA)

Процесът на печат по SLA

SLA е технология за 3D печат, която използва съд с течна фотополимерна смола и ултравиолетов (UV) лазер за изграждане на части слой по слой. Лазерният лъч проследява всеки слой по повърхността на смолата, карайки я селективно да се втвърди и да формира 3D обекта.

Ключови приложения

SLA се използва често за производство на високоточни прототипи, модели за леене по инвестиционни модели и крайни части в индустрии като стоматология, бижутерия и производство на продукти. Способността му да създава гладки повърхности и да улавя сложни детайли го прави подходящ за тези приложения.

Предимства

• Висока точност и прецизност
• Отлично качество на повърхността
• Възможност за печат на сложни геометрии и фини детайли

Недостатъци

• По-скъпи принтери и материали в сравнение с FDM 3D печат
• Ограничена гама от материали, предимно фотополимерни смоли
• Често се изисква последваща обработка, като например премахване на опората
• Потенциални опасения за здравето и безопасността при работа с течни смоли

Макар и по-скъпа, SLA технологията предлага превъзходно качество на печат и детайлна резолюция, което я прави ценна за различни нужди от прототипиране и производство с малък обем в множество сектори.

Цифрова обработка на светлината (DLP)

Как работи DLP печатът

Защита от загуба на данни (DLP) е друга технология за 3D печат, която използва фотополимери, но вместо лазер, тя използва проектор, който прожектира едно изображение на всеки слой върху цялата повърхност на съда със смола. Това бързо втвърдява целия слой от обекта наведнъж.

Ключови приложения

DLP е много подходящ за производство на високоточни прототипи, модели за леене, зъбни модели и производство на малки партиди от крайни продукти. Скоростта му го прави полезен за приложения, изискващи по-бързи срокове за изпълнение.

Плюсове и минуси

Предимства

• По-бързи скорости на печат в сравнение със SLA
• Висока прецизност и разделителна способност
• Може да отпечатва сложни геометрии

Недостатъци

• По-скъпи от FDM принтерите
• Ограничени възможности за материали, базирани на фотополимери
• Изисква внимателно боравене със смолата
• Може да се нуждае от допълнителна обработка/допълнително втвърдяване

DLP предлага изключително висока резолюция при относително високи скорости, макар и на по-висока цена от FDM. Това е чудесен избор за сложни прототипи, отливки и специализирани производствени приложения.

Селективно лазерно синтероване (SLS)

Процесът на SLS печат

Селективно лазерно синтероване (SLS) е процес на 3D печат, който използва мощен лазер за сливане на малки частици полимерен прах в твърда структура.Лазер селективно сканира и синтерова (стопява) праха слой по слой, базирайки се на 3D модела.

Производствени приложения

SLS се използва често за функционално прототипиране и крайно потребление на производствени части в индустрии като аерокосмическа, автомобилна и здравеопазваща промишленост. Способността му да произвежда издръжливи, топлоустойчиви части го прави подходящ за производствени приложения.

Предимства

• Не са необходими поддържащи конструкции
• Произвежда високоякостни, функционални части
• Може да се използват различни полимерни материали

Недостатъци

• Скъпи принтери от индустриален клас
• Порестата повърхност може да изисква последваща обработка
• Строги изисквания за работна среда
• Материални отпадъци от неспечено прахообразно вещество

Въпреки по-високите си разходи, SLS предлага отлични механични свойства, идеални за производство на издръжливи прототипи и крайни производствени части, където здравината и устойчивостта на топлина са от съществено значение.

Струйно почистване на материал (MJ)

Процесът на печат на MJ

MJ печат, известен още като ПолиДжет или MultiJet печат, е техника за 3D печат, при която течни фотополимерни материали се нанасят селективно чрез струйно впръскване и се втвърдяват слой по слой с помощта на UV светлина. Печатащите глави едновременно отлагат строителния материал и поддържащия материал.

Типични приложения

MJ се отличава с производството на високо детайлни прототипи, концептуални модели и части за крайно приложение в индустрии като продуктов дизайн, производство, стоматология, медицина и бижутерия. Способността му да отпечатва множество материали и цветове в една конструкция го прави многофункционален.

Предимства

• Възможност за печат на множество материали и цветове
• Висока прецизност и фина детайлна резолюция
• Гладката повърхност често изисква минимална последваща обработка

Недостатъци

• По-скъпи принтери и материали
• Поддържащият материал трябва да бъде отстранен
• Ограничени материални възможности в сравнение с някои технологии

Със своите възможности за печат с множество материали и висока точност, Material Jetting обслужва разнообразни нужди от прототипиране и производство, където сложните детайли, текстури и цветове са от съществено значение.

Пускане при поискване (DOD)

Процесът на печат на Министерството на отбраната на САЩ

3D печат с доставка по заявка (DOD) работи чрез селективно отлагане на течни материали, като фотополимери или восък, върху платформа за изработка под формата на капчици. Капчиците се изхвърлят през малки дюзи, докато печатащата глава се движи по платформата слой по слой, за да създаде 3D обекта.

Промишлена и търговска употреба

DOD (Департаментът по дизайн) обикновено се използва за визуализация на модели, концептуални прототипи, модели за отливане и малки производствени серии. Намира приложения в индустрии като производство, аерокосмическа индустрия, автомобилостроене, производство на бижута и продуктов дизайн.

Предимства

• Възможност за печат върху множество материали и цветове
• Гладка повърхност с по-малка нужда от последваща обработка
• Рентабилно за производство с малък обем

Недостатъци

• По-ниски скорости в сравнение с някои технологии
• Ограничени материални възможности
• Често са необходими поддържащи конструкции

Благодарение на капацитета си за печат с множество материали и достъпните цени за малки обеми, DOD служи като универсален вариант за създаване на подробни модели, прототипи и продукти в малки партиди в различни сектори.

Струйно почистване с пясък и свързващо вещество

Как работи струйното почистване с пясък и свързващо вещество

Пясък Струйно почистване с свързващо вещество е 3D процес на печат, който използва два материала - пясък и течно свързващо вещество. Слоеве от пясък се отлагат и селективно се свързват чрез нанасяне на свързващото вещество в желаните области въз основа на данните от 3D модела. Този процес създава твърди пясъчни форми или ядра слой по слой.

Приложения

Струйното нанасяне на пясък и свързващо вещество се използва предимно в леярни и металолитейски операции за бързо 3D принтиране на пясъчни форми и сърца за процеси на металолеене. То позволява сложни геометрични дизайни и ускорява производството в сравнение с традиционните техники за формоване.

Предимства

• Рентабилно за производство на пясъчни форми/сърца
• Позволява печат на сложни геометрии
• Екологично чист, тъй като използва естествен пясък

Недостатъци

• Отпечатаните форми имат ограничена здравина и изискват втвърдяване
• Разделителната способност може да е по-ниска от някои други процеси на 3D печат
• Приложенията са ограничени главно до производство на пясъчни форми/сърца

Въпреки че е ограничено до приложения в леярството, струйното нанасяне на пясъчни свързващи вещества предлага рентабилно решение за адитивно производство за бързо създаване на високосложни пясъчни форми и сърца за процеси на леене на метал.

Струйно почистване с метални свързващи вещества

Как работи струйното нанасяне на метални свързващи вещества

Струйно нанасяне с метални свързващи вещества изгражда части слой по слой, използвайки двукомпонентна система от метален прах. Тънки слоеве метален прах се отлагат, като течно свързващо вещество селективно ги свързва въз основа на данните от 3D модела, образувайки „зелена част“. Тази зелена част претърпява допълнителна обработка като отделяне на свързващо вещество, синтероване и инфилтрация, за да се получи крайният плътен метален компонент.

Приложения

Тази адитивна технология намира приложения в индустрии като аерокосмическа, автомобилна и медицинска за производство на сложни геометрични метални части и компоненти. Тя позволява производство по поръчка на персонализирани метални части, инструменти и функционални прототипи.

Предимства

• Произвежда метални части с висока плътност и високо качество с добри свойства на материала
• Предлага свобода на дизайна и геометрична сложност, трудна за постигане с традиционните методи
• Икономичен в сравнение с някои други процеси за 3D печат с метал

Недостатъци

• В момента има ограничен набор от съвместими материали
• Изисква допълнителни стъпки за последваща обработка, като например отстраняване на свързващото вещество и синтероване
• Качеството на крайния детайл може да варира в зависимост от параметрите на процеса

Съчетавайки гъвкавост на дизайна, икономическа ефективност и възможност за създаване на метални части с пълна плътност, струйното нанасяне с метални свързващи вещества се очертава като все по-привлекателен избор за изискванията за индустриално производство на метални части.

Директно метално лазерно синтероване (DMLS)/Селективно лазерно топене (SLM)

Процесът на печат DMLS/SLM

DMLS и SLM са подобни адитивни производствени процеси, които изграждат метални части слой по слой с помощта на мощен лазер. Тънки слоеве фин метален прах се разпределят равномерно и лазерът селективно стопява или синтерова праховите частици заедно въз основа на данните от 3D модела, като сливат метала, за да образуват детайла.

Ключови приложения

DMLS/SLM технологиите са широко възприет в индустрии като аерокосмическата индустрия, автомобилната, медицинската и стоматологичната промишленост, благодарение на способността им да произвеждат високосложни, здрави метални компоненти с отлични механични свойства и детайлна резолюция. В аерокосмическата индустрия те се използват за леки структурни части и компоненти на двигатели. За автомобилния сектор те позволяват създаването на функционални прототипи и производствени части. Медицинските приложения включват специфични за пациента импланти и хирургически водачи. В стоматологията, DMLS/SLM намира приложение в производството на коронки, мостове и подвижни частични протези.

Предимства:

• Произвежда здрави метални части с висока плътност и добри свойства на материала
• Позволява постигане на сложни геометрии, трудни за постигане при традиционното производство
• Частите изискват малка или никаква последваща обработка

Недостатъци:

• Скъпо принтери от индустриален клас и метални прахове
• Ограничен избор на материали в сравнение с някои технологии
• Необходими опорни конструкции, които трябва да бъдат премахнати
• Висока консумация на енергия

Предлагайки изключителна свобода на проектиране, съчетана с възможността за създаване на здрави функционални метални части, DMLS и SLM са универсални решения за производство на високопроизводителни компоненти в различни сектори.

Електроннолъчево топене (EBM)

Как работи EBM

EBM е процес на 3D печат който използва фокусиран електронен лъч във висок вакуум за селективно разтопяване на слоеве метален прах според цифровия 3D модел. Електронният лъч нагрява и разтопява частиците метален прах, карайки ги да се слеят и втвърдят, за да образуват желаната част слой по слой.

Високопроизводителни приложения

Технологията EBM е много подходяща за производство на висококачествени, плътни метални части с отлични механични и термични свойства. Тя намира приложение в индустрии, които изискват високопроизводителни компоненти, като например аерокосмическата индустрия за части за двигатели на самолети и структурни компоненти, автомобилната индустрия за компоненти с високо натоварване, като например лопатки на турбини, медицината за персонализирани ортопедични и зъбни импланти, както и енергетиката за части, използвани в газови турбини и оборудване за производство на електроенергия.

Предимства

• Изгражда части с освободено от напрежение и превъзходни механични свойства
• В повечето случаи няма нужда от поддържащи конструкции
• Бързи скорости на изграждане в сравнение с някои процеси за 3D печат с метал
• Може да използва гама от високоефективни метални материали

Недостатъци

• Изключително скъпо промишлено оборудване и експлоатационни разходи
• Изисква високоспециализирани съоръжения и квалифицирани оператори
• Ограничена съвместимост на материалите в сравнение с някои технологии
• Ограничения в размера на детайлите поради размерите на камерата за изработка

Въпреки високите разходи и специализираните оперативни изисквания, EBM предлага уникални предимства при производството на здрави, висококачествени метални части за взискателни приложения в различни индустрии, разчитащи на високопроизводителни компоненти.

Вдъхнете живот на вашите дизайни с 3D печат

Тази статия изследва разнообразната гама от 3D печатни процеси - от настолни FDM и SLA за достъпно прототипиране, до индустриални SLS за издръжливи производствени части. Многоматериалните техники позволяват създаването на сложни, многоцветни обекти. Директното лазерно синтероване на метал и струйното нанасяне на свързващо вещество произвеждат високопроизводителни метални компоненти с гъвкавост на дизайна.Специализирани процеси като електроннолъчево топене създават изключително здрави части за взискателни индустрии. С развитието на 3D печата с подобрени материали, по-високи скорости и по-висока прецизност, неговото приложение ще нараства в потребителския и индустриалния сектор. Изберете правилната технология за 3D печат, за да превърнете идеите си в реалност.

Прочетете още

• ABS срещу PLA: Кой е по-добър за вашите нужди от 3D печат?
• Мирише ли 3D печатът? Неща, които трябва да знаете
• Ръководство за материали за 3D печат: Иновирайте производството си
• Съвети и трикове за успешен FDM 3D печат