Els set principals tipus de tecnologies d’impressió 3D

La impressió 3D, també anomenada fabricació additiva, cobreix diversos processos diferents . Tot i que diferents comparteixen els mateixos passos clau ., per exemple, tota la impressió 3D comença amb un model digital, ja que és una tecnologia basada en digital A continuació, el programari de preparació talla el fitxer de disseny en capes per crear instruccions de ruta perquè la impressora 3D segueixi .

Per què set tipus?

La fabricació additiva es pot classificar en funció dels productes que produeix o dels materials que utilitza . La ISO l’ha classificat en set tipus generals . Tot i això, aquestes set categories d’impressió 3D també lluiten per cobrir el nombre creixent de sub -tipus tècnics i tecnologies híbrides .

Material Extrusió Impressió 3D

L’extrusió de material es manté al seu nom: els materials s’empenyen a través d’una boquilla . típicament, el material és un filament de plàstic, que es fon i s’extreu a través d’una boquilla escalfada .} La impressora diposita el material a la plataforma de construcció al llarg d’una ruta d’eina generada pel programari . El filament i després es refreda i solifiqueu -ho a formar un objecte sòlid {{{{{{{{{{{{{{{{{3 {{3 {3 {3 {3 {{3 {{3 {{3. La forma més comuna d’impressió 3D . Tot i que sona senzilla, tenint en compte la varietat de materials que es poden extreure, incloent plàstic

 Subtipus d’extrusió de material: modelat de deposició fosa (FDM), impressió 3D de construcció, impressió micro 3D, impressió bio 3D .
 Materials: plàstics, metalls, aliments, formigons, etc .
 Precisió dimensional: ± 0 . 5% (límit inferior ± 0,5 mm).
 Aplicacions comunes: prototipat, tancaments elèctrics, proves de forma i ajustaments, preses i accessoris, patrons per a la colada, edificis, etc .
 Avantatges: el mètode d'impressió 3D de cost més baix amb una àmplia gamma de materials .
 Desavantatges: Generalment inferior rendiment del material (força, durabilitat, etc .) i normalment una precisió dimensional inferior .

1. Modelització de deposició fusionada (FDM)
 

Les peces de FDM es poden fer en diverses impressores 3D mitjançant metalls o plàstics

Hi ha un mercat de mil milions de dòlars per a les impressores 3D FDM, amb milers de màquines que van des de models industrials bàsics fins a complexos . FDM també s’anomenen fabricació de filament fusa Segueix . a FDM, carregueu una bobina de filament (o diversos alhora) a la impressora 3D, que la alimenta a la boquilla extrusora de la impressora . La impressora escalfa la boquilla o els brots a la temperatura requerida per suavitzar el filament, permetent que les capes consecutives es connectin i formen una part sòlida .}}}

A mesura que la impressora mou l'extrusora al llarg de les coordenades del pla XY designat, es posa la primera capa . L'extrusora s'aixeca a la següent alçada (pla z), repetint la capa de procés fins que l'objecte estigui completament format Impressió, amb alguns materials dissolts en aigua o altres solucions .

Les impressores 3D FDM ofereixen una àmplia gamma de màquines per a aficionats, petites empreses i fabricants (Fonts: Creality, Raise3D, Stratasys) .

2. 3 d bioprinting

El bioprintatge 3D és similar a la impressió tradicional 3D, però els materials utilitzats són significativament diferents .

3D bioprinting, o bio 3D impressió, és un procés de fabricació additiva que combina materials orgànics o biològics, com ara cèl·lules vives i nutrients, per crear teixits tridimensionals naturals com estructures . pot produir qualsevol cosa des de teixits esquelètic Teràpies . La definició real de bioprinting 3D continua evolucionant . essencialment, funciona de manera similar a la impressió 3D FDM i entra dins de la categoria d'extrusió de material (tot i que l'extrusió no és l'únic mètode de bioprinting) .

En bioprinting 3D, el material (tinta bio) s’extreu d’una agulla per crear capes d’impressió . tintes bio consisteixen principalment en substàncies vives, com ara cèl·lules dins d’un material portador Suport .

3. Impressió 3D Construction

Impressió 3D de construcció

La impressió 3D Construction és un subcamp subdirector en ràpid creixement de materials . La tècnica consisteix en utilitzar impressores 3D sobredimensionades (normalment fins a desenes de metres d'alçada) per extreure materials de construcció com el formigó d'una boquilla . Aquestes màquines prenen normalment la forma de canvia Projectes que van des de pous d’aigua fins a parets . Alguns investigadors asseguren que podria transformar significativament la indústria de la construcció reduint les necessitats laborals i els residus de construcció .

Hi ha desenes de cases impreses en 3D als Estats Units i Europa . El desenvolupament de la tecnologia de construcció 3D està en marxa per utilitzar materials que es troben a la lluna i Mart per construir hàbitats per a futures expedicions . amb el sòl local com a mètode de construcció més sostenible també està guanyant atenció .

La impressió 3D resinada o la fotopolimerització, utilitza llum per curar selectivament la resina líquida . Després que es guareixi cada capa, la plataforma de creació es desplaça lleugerament (0.01 0.05 mm), i el procés es repeteix fins que l'objecte sigui complet . l'objecte es neteja i postcreix per millorar les seves propietats mecàniques .}}}

Les formes comunes d’aquest procés inclouen estereolitografia (SLA), processament de llum digital (DLP) i pantalla de cristall líquid (LCD)/SLA mascarada (msla) . Les diferències clau entre aquestes tecnologies es troben en les seves fonts de llum i els mètodes de curació .

La polimerització de la galleda utilitza la capa de resina fotosensible de llum per endurir la capa .

Some 3D printer manufacturers, especially those making professional grade machines, have developed unique, patented photopolymerization variants. Hence, different named technologies are visible in the market. Carbon, an industrial 3D printer manufacturer, employs Digital Light Synthesis (DLS) in its vat photopolymerization. Stratasys's Origin Nomena la seva fotopolimerització programable (P3) de la seva tècnica (P3), ofereix estereolitografia de baixa força (LFS) i Azul 3D Primera fotopolimerització de Vat comercialitzada en forma d’impressió ràpida d’alta àrea (Harp) . El mercat també té fabricació de metalls basada en litografia (LMM), micròfon projecta (pμsl), i digital composite (pμsl), i digital composite (pμsl), i digital), i digital composite (pμsl), i digital), i digital), i digital), i digital), i la composició de Pμsl), i la composició de pμ Fabricació (DCM), que introdueix additius funcionals en resina líquida .

Tipus de tecnologies d’impressió 3D: estereolitografia (SLA), pantalla de cristall líquid (LCD), processament de llum digital (DLP), micro estereolitografia (μsla), etc .
Materials: fotopolímers (castables, transparents, industrials, biocompatibles, etc .)
Precisió dimensional: ± 0,5% (límit inferior de ± 0,15 mm o 5nm amb μSLA)
Aplicacions comunes: prototipat i ús final de peces de polímer, joieria, odontologia, productes de consum
Avantatges: superfícies suaus, detalls fins

1 estereolitografia (SLA)

Exemples d’estereolitografia (SLA) de sistemes 3D, DWS i Formlabs .

L’estereolitografia (SLA), la primera tecnologia d’impressió 3D del món, va ser inventada per Chuck Hull a 1986. La va patentar i va configurar sistemes 3D per comercialitzar -la . ara, és utilitzat per aficionats i professionals mitjançant molts fabricants d’impressors 3D .

SLA utilitza un làser per solidificar les capes de resina . La majoria de les impressores SLA utilitzen làsers d'estat sòlid . en comparació amb DLP, el làser del punt de SLA triga més a rastrejar capes d'objectes, mentre que DLP endureix les capes senceres Necessiteu .

Micro -estereolitografia (μSLA)

Pot imprimir components a escala micro -escala amb resolucions de 2 - 50 micres . per a la comparació, el cabell humà promedia 75 micres d'amplada . com a "micro 3D d'impressió" lents per crear punts focals extremadament petits .
 

Nanoscribe i Microlight3D són dos principals fabricants de dues impressores 3D de polimerització de fotons (TPP) (fonts: nanoscribres, microlight3d) .

Polimerització de dos fotons (TPP)

2PP, is another micro - 3D printing technology and a form of SLA. Using pulsed femtosecond lasers focused on a spot in a vat of special resin, TPP can print parts as small as 0.1 microns by solidifying resin at that spot. TPP creates tiny voxels (3D pixels) and builds Parts capa per capa . S'utilitza en investigació, aplicacions mèdiques i fabricació de components de micro, com micro -elèctrodes i sensors òptics.
 

2 Processament de llum digital (DLP)

La impressió DLP 3D utilitza un projector de llum digital per parpell Voxels rectangulars . La llum es projecta a la resina mitjançant pantalles LED o llums UV, amb un dispositiu digital de micromirror (DMD) dirigint la llum a la superfície de creació .

Els projectors DLP moderns utilitzen milers de leds de micromètric com a fonts de llum, controlats individualment per augmentar la resolució XY . DLP 3D Les impressores varien significativament basades en la potència de la font de llum, les lents, la qualitat de DMD i altres components, amb preus que van des de 300 dòlars fins a més de 200 dòlars, 000.}

A la impressió DLP "TOP - Down", la font de llum es troba a la part superior de la impressora, brilla a la VAT de resina . aquestes impressores flaixen una imatge de la part superior, curen una capa i, a continuació Els fabricants baixos . reivindiquen aquest mètode, que no lluita contra la gravetat, produeix resultats més estables per a parts més grans ., "inferior - up" DLP Les impressores tenen una capacitat de pes limitada per penjar parts de la placa de creació . La venta de resina dóna suport a la impressió durant "top - down" imprimir, reduint la necessitat de suport {{{{.}

Micro -estereolitografia de projecció (PμSL)
 

Com a tipus de fotopolimerització de VAT únic, PμSL és una subcategoria DLP i una micro - 3 D - Impressió Technology . Utilitza la llum UV d'un projector per curar les capes de resina especialment formulades . amb 2 - Resolució micron i 5 -} Micron - aquest gruixut, aquest tipus de fabricació gruixut, aquest tipus de gruix afegit, aquest tipus de fabricació gruixut i La tècnica està evolucionant a causa del seu baix cost, precisió, velocitat i versatilitat del material (polímers, biomaterials, ceràmica) . es mostra potencial en microfluídics, enginyeria de teixits, micro -òptica i aplicacions de micro -dispositius biomèdics .

Litografia: fabricació de metalls basada en la base (LMM)

Una altra tecnologia relacionada amb DLP, LMM crea minúscules peces metàl·liques per a eines quirúrgiques i components micro -mecànics . en LMM, la pols metàl·lica es dispersa en resina fotopolímer i solidificada selectivament mitjançant blau - Exposició del projector de llum . després de la impressió, el polímer és eliminat, deixant una debilitat, una part metàl·lica que es troba en El forn . Els materials de pinsos inclouen acer inoxidable, titani, tungstè, llautó, coure, plata i or .

Una part impresa 3D de metall realitzada mitjançant tecnologia LMM en una impressora 3D Incus .

LCD, or MSLA, is like DLP but uses an LCD screen instead of a DMD, making printers more affordable. The LCD determines print grain, fixing XY precision. Unlike DLP's single light source, LCD uses an array of emitters. LCD resin 3D printing is shifting from consumer to Ús industrial .

LCD pot imprimir més ràpidament que SLA en alguns casos a causa de l'exposició a la capa sencera . El seu baix cost unitari LCD fa que sigui popular per a les impressores de resina d'escriptori pressupostar

La fusió del llit en pols (PBF) és un procés d’impressió 3D on una font de calor fon Melta punts específics de la capa de pols . Una altra capa de pols es diposita i es fon

Guia completa de 7 principals tecnologies d’impressió 3D i les seves aplicacions (SEO optimitzades)

A mesura que les tecnologies de fabricació additiva (impressió 3D) continuen madurant, més indústries adopten diversos mètodes d’impressió per satisfer les exigències d’estructures complexes, materials d’alt rendiment i personalització de petits lots . Aquest article explora set principals tecnologies d’impressió 3D Mètodes de dret .

1. Tecnologia de la fusió del llit en pols (PBF)

PBF permet la producció de parts de gran resistència, resistents al desgast i duradores, que s’utilitzen habitualment en productes de consum, eines industrials i components funcionals .

Materials comuns: pols de plàstic, pols metàl·lica, pols de ceràmica
Precisió dimensional: ± 0,3% (mínim ± 0,3 mm)
Tecnologies representatives:
SLS (sinterització làser selectiva)
LPBF (fusió de llit de pols làser)
EBM (fusió d’electrons)

 1.1 sinterització làser selectiva (SLS)

SLS utilitza un làser a les pols de polímer de sinter (e . g ., nylon pa12) capa per capa, que no requereix estructures de suport . és ideal per a dissenys buits i complexos, àmpliament utilitzat en parts funcionals, producció de llacuna petita i model mèdic .

 1.2 Micro Sinterització Làser Selectiva (μSLS)

μSLS és adequat per a estructures de micro-metall altament precises amb resolucions inferiors a 5 μm, utilitzades en la producció de micro-components electrònics .

 1.3 Fusió de llit de pols làser (LPBF)

LPBF imprimeix principalment components metàl·lics com ara aliatges de titani, acer inoxidable i aliatges basats en níquel . el seu làser i un entorn de gas inert de gran potència asseguren una densitat de part i un rendiment mecànic, que s’utilitza habitualment en aplicacions aeroespacials, mèdiques i industrials .

 1,4 Fusió de feixos d’electrons (EBM)

EBM utilitza un feix d’electrons per sinter en pols metàl·lic en un buit, adequat per a materials conductors i reflectants com el coure i el titani . L’entorn de construcció d’alta temperatura redueix l’estrès residual, ideal per a implants ortopèdics i la turbina Blades .

Material Jetting dipòsits de resina o cera fotogràfica basada en gotes, permetent imprimir d'alta resolució, multimaterial i complet de color .
Materials comuns: resina fotopolímer, cera, compostos
Precisió dimensional: ± 0,1 mm
Subtipus:
M-Jet (Jetting de material de polímer)
NPJ (Jetting de nanopartícules)
M-Jet s'utilitza en prototipat de disseny d'automòbils, mèdics i industrials amb sortida multicolor i multicolor . NPJ té com a objectiu la deposició precisa de tintes de nanopartícules de metall i ceràmica per a la fabricació de peces metàl·liques complexes .

Binder Jetting combina les tecnologies de llit de pols i de tinta dipositant un agent vinculant a un llit de pols, capa per capa, per formar estructures 3D .
Materials comuns: metall, ceràmica, sorra, polímers
Precisió dimensional: ± 0,2 mm (metall) o ± 0,3 mm (sorra)
Variants:
Rajol de metall
Rajol de polímer
Rajol de sorra

Aquesta tecnologia no requereix estructures de suport i ofereix una alta eficiència de producció, adequada per a la fabricació de prototips de colors i peces de metall funcionals . Les parts metàl·liques solen experimentar el debat i la sinterització post-processament per millorar la força mecànica .

Ded utilitza bigues làser, arc o electrons per fondre i dipositar cables o pols metàl·lics, ideal per a la impressió d’estructura gran i la reparació de components .

Materials: acer inoxidable, aliatge de titani, aliatge de níquel
Precisió dimensional: ± 0,1 mm
Subtipus típics:
Laser Ded (L-Ded)
Feix d’electrons ded
WAAM basat en arc (fabricació additiva de filferro))
Esprai fred

Ded s'aplica àmpliament en la indústria aeroespacial, energètica i pesada per a la reparació de peces i la fabricació a gran escala .
 

La laminació de xapa apila capes de paper, polímer o fulls metàl·lics i utilitza làsers o eines de tall per donar forma, ideals per a la producció ràpida de prototips no funcionals .
Materials comuns: paper, polímers, làmines metàl·liques
Precisió dimensional: ± 0,1 mm
Avantatges: combinació multi-material, producció ràpida

Desavantatges: residus de material elevat, menor precisió

Desenvolupat per HP, MJF combina la deposició de pols amb l’aplicació d’agents de fusió i detallats, i després utilitza calefacció per infrarojos per a la fusió de material selectiu .

Materials: Termoplàstics com el niló i el polipropilè
Aplicacions: parts industrials, prototips funcionals, dispositius mèdics
Avantatges: impressió ràpida, sense estructures de suport, pols reciclable

Esprai en fred: enllaça la pols metàl·lica sense escalfament, ideal per a la fabricació additiva ràpida .
MOLTEN DED: diposita metalls líquids (e . g ., alumini), potencialment utilitzant materials reciclats .
Fabricació additiva basada en compostos (CBAM/SLCOM): combina fibra de carboni o fibra de vidre per a parts estructurals de gran resistència .
VLM (fabricació de litografia viscosa): permet combinar multi-material en pel·lícula transparent amb estructures de suport fàcilment extraïbles .

Conclusió

La impressió 3D està remodelant el paisatge de fabricació, oferint flexibilitat inigualable i disseny la llibertat de llibertat des de la producció massiva fins a la personalització personalitzada . entenent aquests set processos de fabricació additius principals, empreses i enginyers poden seleccionar la solució d’impressió 3D més adequada basada en necessitats de material, complexitat estructural i pressupost .}