什麼是不同類型的3D打印技術和3D打印機？

您應該知道的第一件事是“3D打印”實際上是一種“包羅萬象”的術語，涵蓋了一組增材製造技術和流程。

總之，目前 3D打印機使用了十種不同類型的3D打印技術 。

在本文中，我們將介紹所有十種3D打印技術以及每種打印技術及其應用程序所涉及的流程及其優勢和局限性。

1.熔融沈積建模（FDM），

有時稱為熔融長絲製造（FFF）的3D打印技術使用稱為材料擠出的工藝。材料擠出設備是當今世界上最廣泛可用且最便宜的3D打印技術類型。

它們通過將固體熱塑性材料（PLA，ABS，PET）的長絲捲軸裝入3D打印機的過程來工作。然後它被電動機推動通過加熱的噴嘴，在那裡它熔化。然後打印機的擠出頭沿特定坐標移動，將3D打印材料放置在構建平台上，打印機燈絲冷卻並凝固，形成固體物體。

圖層完成後，打印機放下另一層，重複該過程，直到完全形成對象。根據對象的複雜性和幾何形狀，有時會添加支撐結構，例如，如果對象具有陡峭的懸垂部分。

FDM的常見應用包括電氣外殼，形狀和配合測試，夾具和夾具以及熔模鑄造模式。

FDM的優勢在於它提供了最佳的表面光潔度和全彩色，以及有多種材料可供其使用。

它受到脆性的限制，因此不適合機械部件。它的成本也高於SLA / DLP。

2.立體光刻（SLA）

是世界上第一個3D打印技術。它是由Chuck Hull於1986年發明的。它通過稱為Vat聚合的3D打印方法工作，其中在桶中的稱為光聚合物樹脂（標準，可澆鑄，透明，高溫）的材料通過光源選擇性地固化。具體來說，SLA打印機使用稱為檢流計或電流計的鏡子，其中一個位於X軸上，另一個位於Y軸上。這些電子設備的目標是激光束穿過樹脂桶，選擇性地固化和固化建築區域中物體的橫截面，逐層建造。

3.數字光處理（DLP）

是一種3D打印技術，與SLA幾乎是同一類型的機器。DLP的主要區別在於使用數字光投影儀，一次閃爍每層的單個圖像 - 或者對較大的部分進行多次閃爍。

光通過發光二極管（LED）屏幕或紫外（UV）光源（例如燈）投射到樹脂上。它通過數字微鏡器件（DMD）引導到構建表面上，DMD是一組微鏡，控制光投射的位置並在構建表面上產生光圖案。

由於投影儀是數字屏幕，每層的圖像由正方形像素組成，因此每層由稱為體素的小矩形塊形成。

DLP的打印時間比SLA快，因為每一層都是一次曝光，而不是用激光點跟踪區域的橫截面。

SLA和DLP的常見應用是注塑模具型聚合物原型，珠寶，牙科應用和助聽器。

它們的優點是具有精細的特徵細節和光滑的表面光潔度。

它們受到脆性的限制，因此不適合用作機械部件。

4.選擇性激光燒結（SLS）

使用稱為Power Bed Fusion的3D打印過程。將熱塑性粉末（尼龍6，尼龍11，尼龍12）的箱加熱至恰好低於其熔點。然後，重塗或刮水片將一層薄薄的粉末（通常為0.1毫米厚）沉積到構建平台上。

激光束開始掃描表面，在那裡它選擇性地“燒結”粉末，這意味著它凝固了物體的橫截面。與SLA一樣，激光通過一對電視機聚焦在一個位置上。

掃描整個橫截面後，平台向下移動一層厚度，整個過程重複進行，直到物體完全製造完畢。未燒結的粉末保留在支撐已燒結物體的位置，消除了對支撐結構的需要。

SLS的常見應用是功能部件的製造，需要空心設計的複雜管道以及低速生產。

它的優勢在於功能部件的創造，具有良好機械性能的部件以及復雜的幾何形狀。

與FDM / FFF相比，SLS受限於需要更長的交付週期和更高的成本。

5.材料噴射（MJ）

是一種3D打印技術，其過程名稱相同。它使用光聚合物樹脂（標準，可澆鑄，透明，高溫），並以類似於普通噴墨打印機的方式工作。不同之處在於，不是打印單層墨水，而是將多個層相互構建在一起，從而創建一個實體對象。

MJ不同於其他類型的3D打印技術，其通過逐點沉積來沉積，燒結或固化構建材料。相反，打印頭噴射數百個光聚合物液滴並使用UV光固化/固化它們。一旦沉積並固化了一層，構建平台就會降低一層厚度，並重複該過程直到構建3D對象。

與3D打印技術的另一個不同之處在於，不是使用單個點來遵循概述橫截面層的路徑，MJ機器以快速，線性方式沉積構建材料。

這樣做的好處是MJ打印機可以在一行中製造多個對象而不會影響構建速度。只要模型以最佳間距正確排列，MJ就可以比其他類型的3D打印機更快地生產零件。

使用MJ製作的物體在打印過程中需要支撐，並且在構建過程中使用可在後處理中移除的可溶解材料同時打印。MJ是唯一可以創建由多種材料和全彩色製成的物體的3D打印技術之一。

6.按需投放（DOD）

是一種3D打印技術，也使用Material Jetting工藝。它使用一對噴墨打印機。一個沉積蠟狀構建材料，第二個沉積可溶解的支撐材料。與其他典型類型的3D打印技術一樣，DOD打印機遵循用於在逐點沉積中噴射材料的預定路徑，逐層地創建對象的橫截面區域。

DOD打印機還使用稱為“飛刀”的東西，在創建每一層之後掠過構建區域，確保在開始下一層之前完全平坦的表面。

MJ和DOD的常見應用是全彩產品原型，類似於注塑成型的原型，低速注塑模具和醫療模型。

優點是表面光潔度，使用多種材料和全彩色的能力。

限制包括脆性使其不適合機械部件，並且成本高於SLA / DLP。

7.砂粘合劑噴射

是使用Binder Jetting工藝的3D打印技術。該過程類似於SLS，因為它在構建平台上需要初始粉末層，在這種情況下是沙子或二氧化矽。它與SLS的不同之處在於，打印頭不是使用激光來燒結粉末，而是在表面上移動，沉積粘合劑液滴，將粉末粘合在一起，從而產生物體的每一層。

一旦印刷了一層，就降低了構建平台，並在剛打印的層上鋪上一層新的粉末。重複該過程直到對象完成。

對於全色模型，物體使用石膏基或丙烯酸粉末以及液體粘合劑製成。打印頭首先噴射粘合劑，而第二個打印頭噴射顏色，允許​​全色模型打印。

在部件完全固化後，將它們從鬆散的未粘合粉末中取出並清潔。通常引入滲透劑（用於強化3D印刷模型的快速固化樹脂）以增強機械性能。還可以添加塗料以增強顏色。

Sand Binder Jetting是一種低成本技術，用於生產零件和砂型鑄造模具和型芯。印刷後，將芯和模具從構建區域移除並清潔，除去任何鬆散的沙子。然後它們就可以立即投射了。澆鑄後，將模具分開並除去最終的金屬組分。

8.金屬粘合劑噴射

使用Binder Jetting製造金屬物體。使用聚合物粘合劑粘合金屬粉末。它允許生產具有復雜幾何形狀的物體，這些物體遠遠超出傳統製造技術的能力。

功能性金屬物體確實需要諸如滲透或燒結的二次加工，否則該部件將具有差的機械性能。

通過滲透，金屬粉末被粘合劑粘合。一旦固化，將物體放入爐中，在那裡燒掉粘合劑。這使物體的密度約為60％，燒掉的粘合劑留下了空隙。

然後通過毛細管作用添加青銅以滲透空隙，這導緻密度為約90％且強度大得多的物體。應該注意的是，Metal Binder Jetting製造的物體通常具有比使用Powder Bed Fusion製造的物體更低的機械性能。

砂和金屬粘合劑噴射的常見應用是砂型鑄造，功能性金屬部件和全色模型。

優勢包括低成本和大批量生產以及功能性金屬零件。

一個限制是機械性能不如金屬粉末床融合。

在部件完全固化後，將它們從鬆散的未粘合粉末中取出並清潔。通常引入滲透劑（用於強化3D印刷模型的快速固化樹脂）以增強機械性能。還可以添加塗料以增強顏色。

Sand Binder Jetting是一種低成本技術，用於生產零件和砂型鑄造模具和型芯。印刷後，將芯和模具從構建區域移除並清潔，除去任何鬆散的沙子。然後它們就可以立即投射了。澆鑄後，將模具分開並除去最終的金屬組分。

9.直接金屬激光燒結（DMLS）和選擇性激光熔化（SLM）

是使用金屬粉末床融合的3D打印技術，其中利用熱源一次一層地熔化金屬顆粒。兩者都以類似於SLS的方式創建對象。這些技術的主要區別在於生產金屬部件而不是塑料。使用的典型材料是金屬粉末，鋁，不銹鋼和鈦。

DMLS用於由金屬合金製造零件。DMLS不是將其熔化，而是用激光加熱金屬粉末，使其在分子水平上融合在一起。

SLM使用激光完全熔化金屬粉末以形成均勻的部件，換句話說，它使用單一元素材料（例如鈦）製造零件。

與SLS不同，DMLS和SLM工藝確實需要結構支撐，以便限制由於印刷期間使用的高溫而導致的變形的可能性。

9.直接金屬激光燒結（DMLS）和選擇性激光熔化（SLM）

是使用金屬粉末床融合的3D打印技術，其中利用熱源一次一層地熔化金屬顆粒。兩者都以類似於SLS的方式創建對象。這些技術的主要區別在於生產金屬部件而不是塑料。使用的典型材料是金屬粉末，鋁，不銹鋼和鈦。

DMLS用於由金屬合金製造零件。DMLS不是將其熔化，而是用激光加熱金屬粉末，使其在分子水平上融合在一起。

SLM使用激光完全熔化金屬粉末以形成均勻的部件，換句話說，它使用單一元素材料（例如鈦）製造零件。

與SLS不同，DMLS和SLM工藝確實需要結構支撐，以便限制由於印刷期間使用的高溫而導致的變形的可能性。

10.電子束熔化（EBM）

也使用金屬粉末床融合工藝。與DMLS和SLM不同，它使用高能電子束來誘導粉末中金屬顆粒之間的融合，而不是激光。

聚焦的電子束掃描一層薄薄的粉末，導致局部熔化並在特定的橫截面積上凝固。然後構建區域以創建實體對象。

由於其較高的能量密度，EBM具有比DMLS或SLM更好的構建速度。使用EBM時，最小特徵尺寸，粉末粒度，層厚度和表面光潔度通常較大。

此外，由於工藝的性質，EBM部件必須在真空中製造，並且只能與導電材料一起使用。

這三種3D打印技術的常見應用是航空航天，汽車，醫療和牙科行業的功能性金屬零件。

優點是製造最強大的功能金屬部件和生產複雜幾何形狀的能力。

限制是高成本和小尺寸。

您現在已經熟悉了七種不同的增材製造工藝，這些工藝已經產生了今天3D打印機使用的十種3D打印技術（以及驚人數量的首字母縮略詞！）。