【译】3D打印:介绍

原文地址:(需要FQ)https://ordina-jworks.github.io/iot/2018/09/28/3D-Printing-Intro.html文章发表日期:2018-09-28第一次尝试翻译这么一篇大且长的文章,如果读着感觉不太通常或者有错误的地方,请多包涵..介绍3D打印是一个长期被炒作的术语。这种技术本质上不是新技术,但现在比以往任何时候都更好,每个人都可以使用。今天,我们将...

【译】3D打印:介绍

原文地址:(需要FQ)https://ordina-jworks.github.io/iot/2018/09/28/3D-Printing-Intro.html
文章发表日期:2018-09-28
第一次尝试翻译这么一篇大且长的文章,如果读着感觉不太通常或者有错误的地方,请多包涵..

介绍


3D打印是一个长期被炒作的术语。这种技术本质上不是新技术,但现在比以往任何时候都更好,每个人都可以使用。今天,我们将深入探讨3D打印的世界,以及它在未来几年为我们和全世界带来的真正体验。

什么是 3D 打印


基本上3D打印可以描述为:通过使用3D打印机使用3D建模技术建好的物品。它提供了一种快速原型制作的新方法,无需制造非常昂贵的模具或模板。

长期以来,它一直被下面这些大的领域(big thing)所炒作:

  • 日常使用:重新创建物体,更换破损的部件
  • 医疗用途:创造适合患者的特定支管或假体
  • 武器:在新闻中,3D打印一支可以通过金属探测器的枪,并且没有向当局登记

尽管3D打印改变了原型设计的工作原理,但存在许多误解:

  • 3D打印速度慢,速度很慢
    • 因此无法用于创建同一对象的批次
  • 有限的可用材料(供业余爱好使用)
  • 3D打印部件坚固但不如模塑或铸造部件(主要用于塑料)强

3D 打印的类型


3D打印不是一种技术,有多种不同的方法可以创建3D打印。其中,创建打印的方法取决于所使用的技术。

不同的技术使用不同的方法和材料,每种都有其独特的优点和缺点。

其中一些方法包括(但不限于):

  • 熔融沉积建模(FDM)
  • 立体光刻(SLA)
  • 数字光处理(DLP)
  • 蒙面立体光刻(MSLA)
  • 直接金属激光烧结(DMLS)
  • 选择性激光熔化(SLM)
  • 电子束熔炼(EBM)

下面我们将详细介绍一些更常用的类型:

  • FDM
  • SLA,DLP和MSLA
  • SLS和SLM

1. FDM:熔融沉积建模

Fused Deposition Modeling所述印刷模型是通过熔融的化合物创建(这是大多PLA / ABS / PETG)和跟踪由层模型层,每一层增厚模型作为模型上的打印机沉积更多的材料。

在上图中,可以看到FDM打印机的所有主要部件。喷嘴在Z轴上移动,并且构建板通过步进电机在X / Y轴上移动,步进电机控制运动直到十分之一甚至二十分之一毫米。将一卷材料送入喷嘴,使其熔化并通过使用挤出轮/步进电机将其沉积到模型上。

FDM打印机既可以随时使用,也可以作为需要组装的套件,这些也是市场上最实惠的打印机类型。您可以随时扩展打印机,甚至可以打印更换损坏的组件。

2. SLA和DLP:立体光刻和数字光处理

这种类型的打印机通过使用激光或投影图像来固化UV反应性树脂。

使用Stereolithography强大的紫外激光逐层追踪物体,就像FDM打印机一样,但它本身不会沉积材料,而是在激光点处固化罐中的树脂。由于SLA使用由镜子移动的激光器,因此它具有非常高的分辨率,缺点是它与FDM打印机一样慢,因为需要跟踪每一层。

使用Digital Light ProcessingUV投影仪时,它会同时投影整个图层,这会导致对象的可打印分辨率降低,但由于整个图层一次打印,因此速度显着提高,无需跟踪整个图层。 Masked SLA是一种更便宜的DLP方法,其中基于LCD的光掩模用于UV-LED阵列而不是基于UV的投影仪。(这里看不懂..大家看图感受下吧..)

上面的图像显示了这两种(三种)方法之间的明显差异。与DLP或MSLA方法相比,SLA方法具有更好的质量。

3. DMLS和SLM:直接金属激光烧结和选择性激光熔化

Direct Metal Laser SinteringSelective Laser Melting是3D打印的两种更工业化的方法。顾名思义,它们用于金属中的3D打印对象。两种方法的主要程序类似。移动臂将金属颗粒推过打印区域,之后强大的激光将跟踪被打印物体的当前层。这会将颗粒融合在一起,也是两种方法之间存在最大差异的地方。一旦当前层完成,臂再次来回移动,带来一层新的金属颗粒。

使用DMLS,颗粒被烧结在一起,但是金属本身没有完全熔化,没有流动。当使用SLM时,金属颗粒实际上是完全熔化的,并且它们更加牢固地融合在一起,形成了极其坚固的物体!

使用这些方法创建的对象没有内部压力和缺陷,这些压力和缺陷是常见的,并且很难通过其他生产方法来预防 这些部件也可以作为一个整体进行印刷,而不需要组装不同的部件,这进一步降低了组装过程中出现故障或错误的可能性。然而,从字面上看,这需要很高的成本,因为这些方法非常昂贵并且需要最先进的设备!由于这种高成本,它们被用于容错性非常低的行业,例如航空航天。

不同的印刷材料

正如您在上一节中可能已经注意到的那样,不同的打印方法需要不同的打印材 在下面的部分中,我们将详细介绍这些材料。

1. 聚合物/塑料

FDM和DLP打印机需要基于聚合物的材料。这些是塑料或类似塑料的材料,易于打印。

PLA(聚乳酸):

  • 生物可降解的
  • 熔化(印刷)温度:170⇔230�C
  • 可用于打印医疗用品
  • 许多颜色可用 在黑暗中发光
  • 不是UV稳定的
  • 不能承受高温,不要把它留在车内的阳光下!

ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯):

  • 不可生物降解
  • 熔化(印刷)温度:220⇔260�C
  • 提供多种颜色 半透明
  • 紫外半稳定
  • 可以承受比PLA更高的温度!
  • 由于烟雾有毒,因此比PLA更难打印并需要排气!

PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯):

  • 不可生物降解
  • 结合最好的PLA和ABS
  • 熔化(印刷)温度:220⇔250�C
  • 提供多种颜色 半透明
  • 紫外半稳定
  • 可以承受比PLA更高的温度!
  • 没有有毒烟雾,无味

这三种材料通常用于FDM打印机。最安全的是PLA,它是完全可生物降解的(长时间使用),它也是最容易印刷的材料。ABS更坚固但不可生物降解,在印刷时会产生有毒烟雾,在印刷过程中也需要非常精确的冷却,否则印刷会翘曲,层会分离,破坏印刷品。PETG则两全其美,它比PLA强,不产生有毒烟雾。有更多的材料可供选择,通常具有非常特殊的特性,使其更像橡胶,更灵活,在黑暗中发光,......所有这些不同的材料需要不同的打印设置,有些可能很难做到正确,实验是关键!还存在一些可用于医学背景的材料,

DLP材料:

  • 经历光聚合的液态聚合物,意味着其通过暴露于UV光而固化/硬化。
  • 有许多不同类型的树脂可供选择
    • 可生物降解的⇔不可生物降解
    • 灵活⇔坚固
    • 聚合物⇔陶瓷
    • 低温⇔高温
  • 还有可用常规“日光”固化的树脂,不需要特殊的紫外线灯来固化印刷物

2. 金属

目前,金属印刷不仅适用于普通人,也有一些较大的公司/行业已经在使用能够印刷金属的3D打印机。并非所有方法都可以打印所有金属材料,有些像SLM一样受限于它可以“打印”的金属。

大多数印刷金属:

  • 钴铬合金
  • Bras(合金)

如今航空航天工业印刷火箭及其发动机的外部和内部部件,这些物体更坚固,内部缺陷和应力更小。医疗行业还可以在钛中打印患者特定的假体,以便在受伤后更好地恢复患者。

3. 混凝土/CONSTRUCTION

近年来,混凝土印刷引起了一些关注,人们正在试验它。它有一些很好的优点:

  • 允许更便宜的小型建筑物建设
  • 施工更快
  • 发展中国家的小面积小型住宅 - 或者 - 在发生自然灾害之后

4. 食物

食品印刷长期以来一直是炒作。烹饪专家一直在试验这个概念,但也有像宇航员这样的公司为宇航员。

巧克力和面团等简单物品已经可以3D打印,基于FDM方法,可食用物体逐层打印。有“机器人”可以打印更复杂的项目,但这些不是真正的3D打印机和更自动化的装配机,3D打印和装配之间的界限可能会变得有点模糊。目前还不能用原料基础成分打印全部食物。随着时间的推移,这无疑将得到进一步发展。

3D 打印入门


开始使用3D打印并不容易,这可能非常令人生畏。您需要考虑很多事情

由于它仍然相对昂贵,你想问自己这些问题:

  • 我想要什么类型的3D打印?
  • 什么是最好的(价格/质量)打印机?
  • 我会用它来证明购买的合理性吗?
  • 您也可以在线订购印刷模型!

把事情做对很难:

  • 打印机校准
  • 模型切片和打印设置

⇒3D打印仍然是一个密集的试错过程!只有你愿意投入必要的时间才能开始。如果一开始你没有成功,请一次又一次地尝试!

值得庆幸的是,在线爱好社区非常庞大,通常非常有帮助。您需要为对象建模或从“制造商”网站下载。您需要使用特定打印机的设置对模型进行切片,并根据所需的质量和速度调整这些设置。

(这里作者推荐了一些在线的资源&建模工具&制造商网站,这里省略了...能FQ的小伙伴在文章顶部戳过去找找吧)

未来


未来是现在!

3D打印机正在以极快的速度发展,新的打印机型号几乎每周都会上市。中国公司正在生产高质量的打印机,生产质量也在不断提高。

未来将带来更多:

  • 打印机更好
  • 更好的分辨率
  • 更低的花费
  • 降低维护
  • 越来越多的多功能材料
  • 每个家庭都有3D打印机?
  • 自己修理⇔扔掉破碎的东西,打破...

按照惯例黏一个尾巴:

欢迎转载,转载请注明出处!
简书ID:@我没有三颗心脏
github:wmyskxz
欢迎关注公众微信号:wmyskxz
分享自己的学习 & 学习资料 & 生活
想要交流的朋友也可以加qq群:3382693

源文地址:https://www.guoxiongfei.cn/cntech/19273.html
0