什么是3D打印机？3D打印机的应用及原理

什么是3D打印机？

3D打印机是一种通过根据三维数据打印的分层横截面来创建三维物体的设备。

3D打印机使用“熔融沉积成型（FDM）"、“立体光刻（SLA）"、“选择性激光烧结（SLS）"、“喷墨法"和“喷墨粉末层压法"分为5种：

对于家庭使用，经常使用两种类型：熔融沉积法和立体光刻法。

每种类型 3D 打印机的应用、原理和优点

1. 熔融沉积成型 (FDM)

使用应用程序

人物、模型等的制作

原则

印刷是通过从0.5mm左右的细喷嘴喷出热塑性树脂来进行的。

优点

• 主体价格便宜

• 由于材料便宜，可以以低廉的价格进行印刷

• 作为通用 3D 打印机的主流

过失

• 需要支持材料

• 由于印刷过程中出现的层压痕迹导致印刷物体的外观恶化

可印刷材料

PLA树脂、ABS树脂等

图 1. 熔融沉积法

2.立体光刻法（SLA）

使用应用程序

制作模型和舞台道具等。

原则

印刷是通过将光固化液体树脂暴露并使其硬化来完成的。

优点

印刷后易于加工，让您制作透明印刷品

过失

• 印刷材料对阳光敏感

• 印刷品的后处理耗时

可印刷材料

环氧树脂、丙烯酸树脂等

图2. 立体光刻法

3.粉末烧结增材制造方法（SLS：Selective Laser Sintering）

使用应用程序

工业设备零件和医疗植入物

原则

打印是通过一次一层选择性地加热和烧结粉末材料来进行的。

优点

无需支撑材料即可打印大型、坚固的结构

过失

• 这些设备，包括打印机本身，都很昂贵。

• 印刷品表面粗糙

可印刷材料

尼龙、钛等金属材料

图3.粉末热增材制造方法

4.喷墨法

使用应用程序

医疗零件和小批量产品的制造

原则

打印是将紫外线固化材料二维排列，然后用紫外线照射使其固化，就像使用普通打印机打印一样。

优点

易于安装并允许高分辨率打印

过失

印刷材料易碎且对阳光敏感。

可印刷材料

环氧树脂、丙烯酸树脂、ABS树脂等

图 4. 喷墨法

5.喷墨粉末沉积法

使用应用程序

医疗零件和小批量产品的制造

原则

打印是通过将粘合剂涂在石膏上并使其硬化来完成的。通过使用着色剂，您可以创建彩色结构。

优点

易于安装并允许高分辨率打印

过失

打印强度低

可印刷材料

石膏、树脂、金属、沙子等

图5.喷墨粉末沉积方法

如何使用3D打印机

3D 打印机可以通过熔化树脂来分层设计结构。

我们将解释您需要准备什么以及实际步骤。

你需要准备什么

• 电脑

• 3D打印机

• 用于设计三维CAD图纸的3D CAD 软件

• 切片软件

• Slice 软件能够将 3D 数据转换为刀具路径数据。

• 灯丝
  

• 长丝是一种层状材料。根据3D打印机的层压方法，类型有所不同，但初学者经常使用PLA树脂和ABS树脂。

使用 3D 打印机堆叠结构的步骤

1. 要分层结构，请使用 3DCAD 软件创建 3D 数据。

2. 将3D数据转换为STL格式，以便3D打印机可以读取。

3. 将STL格式数据转换为刀具路径数据。

4. 3D打印机操作

5.去除焊接到结构上作为支撑材料的辅助材料。

6. 去除毛刺的表面处理，打造光滑的表面。

图 6. 从 3DCAD 数据到刀具路径数据的转换

可用的灯丝材料

根据设备类型和材料熔化方法，3D 打印机可以处理的材料存在限制。

例如，支持树脂的3D打印机可以处理从一般软树脂到硬树脂的所有材料。如果该类型与金属兼容，则可以层压金属结构。某些类型的 3D 打印机可以处理多种材料。

在这里，我们将重点关注作为我们可以处理的细丝材料的树脂和金属。

树脂长丝

3D 打印机耗材（PLA 树脂）-图片来源：亚马逊

PLA树脂和ABS树脂是初学者到高级用户广泛使用的树脂丝类型。

其他树脂材料包括尼龙、石膏、橡胶和环氧树脂。

1.PLA树脂

它是以玉米为主要成分的聚乳酸，由回收材料合成的树脂。

2.ABS树脂

由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的合成树脂。

金属丝

金属丝的类型包括不锈钢、黄铜、钛、铂、银和金。

此外，还有含有青铜粉的细丝等特殊材料。