De zeven belangrijkste soorten 3D -printtechnologieën

3D -afdrukken, ook wel additive -productie genoemd, behandelt verschillende verschillende processen . Hoewel ze allemaal verschillen, delen ze allemaal dezelfde sleutelstappen . bijvoorbeeld, alle 3D -printen begint met een digitaal model, omdat het een digitaal gebaseerde technologie is . Het onderdeel of product wordt eerst ontworpen met een digitale bibliotheek als een elektronisch bestand . Het ontwerp van het ontwerp van een digitale bibliotheek. in lagen om padinstructies te maken voor de 3D -printer om te volgen .

Waarom zeven soorten?

Additieve productie kan worden gecategoriseerd op basis van de producten die het produceert of de materialen die het gebruikt . De ISO heeft het ingedeeld in zeven algemene typen . Maar deze zeven categorieën van 3D -printen worstelen ook om het toenemende aantal technische subtypen en hybride technologieën {{{{.} te dekken.

Materiaalextrusie 3D -printen

Materiaalextrusie doet zijn naam bij: materialen worden door een mondstuk geduwd . Typisch is het materiaal een plastic filament, die wordt gesmolten en geëxtrudeerd door een verwarmde Nozzle . De printer stort het materiaal af op het build -platform langs een gereedschapspad Loceren een gereedschapspad Langs een gereedschapspad is het meest gewone object. Vorm van 3D -printen . Hoewel het eenvoudig klinkt, is dit gezien de verscheidenheid aan materialen die kunnen worden geëxtrudeerd, inclusief kunststoffen, metalen, beton, bio -gels en verschillende voedingsmiddelen, dit is eigenlijk een zeer brede categorie . 3 d printers van dit type bereik in prijs van $ 100 tot tientallen dollars .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {}}}.

 Subtypen van materiaalextrusie: gefuseerde depositiemodellering (FDM), constructie 3D -printen, micro 3D -printen, bio 3D -printen .
 Materialen: kunststoffen, metalen, voedingsmiddelen, concreties, enz. .
 Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0 . 5% (ondergrens ± 0,5 mm).
 Gemeenschappelijke toepassingen: prototyping, elektrische behuizingen, vorm- en fit -testen, jigs en armaturen, patronen voor giet, enz. .
 Voordelen: de laagste kosten 3D -afdrukmethode met een breed scala aan materialen .
 Nadelen: in het algemeen lagere materiaalprestaties (sterkte, duurzaamheid, enz. .) en typisch lagere dimensionale nauwkeurigheid .

1. Fused Deposit Modellering (FDM)
 

FDM -onderdelen kunnen worden gemaakt op verschillende 3D -printers met behulp van metalen of kunststoffen

Er is een markt voor meerdere miljard dollar voor FDM 3D -printers, met duizenden machines variërend van basis tot complexe industriële modellen . FDM -machines worden ook Fused Filament Fabrication (FFF) genoemd, die precies dezelfde technologie is . Volg . in FDM laadt u een spoel van de gloeilament (of meerdere tegelijk) in de 3D -printer, die het in het extrudermondstuk van de printer voedt . De printer verwarmt het mondstuk of lozzels naar de vereiste temperatuur om de filament te verzachten, waardoor consecutive een vaste deel {{. verwarmt.

Naarmate de printer de extruder verplaatst langs aangewezen XY -vlakcoördinaten, legt deze de eerste laag vast . De extruder stijgt vervolgens naar de volgende hoogte (z -vlak), waardoor de proceslaag per laag wordt herhaald totdat het object volledig is gevormd . met sommige materialen oplosbaar in water of andere oplossingen .

FDM 3D -printers bieden een breed scala aan machines voor hobbyisten, kleine bedrijven en fabrikanten (bronnen: Creality, Raise3D, Stratasys) .

2. 3 D Bioprinting

3D Bioprinting is vergelijkbaar met traditioneel 3D -printen, maar de gebruikte materialen zijn aanzienlijk verschillend .

3D bioprinting, or bio 3D printing, is an additive manufacturing process that combines organic or biological materials, such as living cells and nutrients, to create natural three dimensional tissue like structures. It can produce anything from skeletal tissue and blood vessels to living tissue. It's used in various medical research and applications, like tissue engineering, drug testing and development, and innovative Regeneratieve geneeskundetherapieën . De werkelijke definitie van 3D -bioprinting evolueert nog steeds . in wezen werkt het op dezelfde manier als FDM 3D -printen en valt onder de materiaalextrusiecategorie (hoewel extrusie niet de enige bioprinting -methode is) .

In 3D Bioprinting wordt het materiaal (Bio Ink) geëxtrudeerd uit een naald om gedrukte lagen te maken . Bio -inkten bestaan voornamelijk uit levende stoffen, zoals cellen binnen een dragermateriaal . Bijvoorbeeld, collageen, gelatine, hyaluronzuur, zijde, alginaat, alginaat, alginaat, alginaat, alginaat, alginaat, alginaat, of nanocellulose voor een molecuulzee, of nanoculatie, of nanocellulose voor een molecuulzee en voedingsstoel Ondersteuning .

3. Constructie 3D -printen

Constructie 3D -printen

Construction 3D printing is a rapidly growing sub field of material extrusion. The technique involves using oversized 3D printers (usually up to tens of meters tall) to extrude building materials like concrete from a nozzle. These machines typically take the form of gantry or robotic arm systems. 3D construction printing is now used for residential buildings, architectural features, and construction projects Variërend van waterputten tot muren . Sommige onderzoekers zeggen dat het de bouwsector aanzienlijk zou kunnen transformeren door de arbeidsbehoeften en het bouwafval te verminderen .

Er zijn tientallen 3D -geprinte huizen in de VS en Europa . De ontwikkeling van 3D -bouwtechnologie is aan de gang om materialen te gebruiken die op de maan en Mars worden gevonden om habitats te bouwen voor toekomstige expedities . Printing met lokale bodem als een duurzamere constructiemethode trekt ook aandacht .

Herined 3D -afdrukken, of fotopolymerisatie, gebruikt licht om vloeibare hars selectief te genezen . Nadat elke laag is genezen, verschuift het buildplatform iets (0.01 0.05 mm) en het proces herhaalt tot het object is voltooid . het object wordt beantwoord en geplaatst om de mechanische eigenschappen te verbeteren . .

Gemeenschappelijke vormen van dit proces omvatten stereolithografie (SLA), digitale lichtverwerking (DLP) en vloeistofkristalweergave (LCD)/gemaskerde SLA (MSLA) . De belangrijkste verschillen tussen deze technologieën liggen in hun lichte bronnen en uithardingsmethoden .

Bakpolymerisatie gebruikt licht om de lichtgevoelige harslaag te verharden door laag .

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 names its technique Programmeerbare fotopolymerisatie (P3), FormLabs biedt lage kracht stereolithografie (LFS) en Azul 3D First Commercialized btot -fotopolymerisatie in de vorm van hoog gebied Rapid Printing (HARP) . De markt heeft ook lithografie -gebaseerde metaalproductie (LMM), Projection Micro STEEROLHOOD (PμSL), en digitaal Composietfabricage (DCM). Functionele additieven in vloeibare hars .

Soorten 3D -printtechnologieën: stereolithografie (SLA), Liquid Crystal Display (LCD), digitale lichtverwerking (DLP), micro stereolithografie (μSLA), enz. .
Materialen: fotopolymeren (gietbaar, transparant, industrieel, biocompatibel, enz. .)
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,5% (ondergrens van ± 0,15 mm of 5 Nm met μSLA)
Gemeenschappelijke toepassingen: prototyping en eindgebruik polymeeronderdelen, sieraden, tandheelkunde, consumentenproducten
Voordelen: gladde oppervlakken, fijne details

1 stereolithografie (SLA)

Stereolithografie (SLA) Voorbeelden van 3D -systemen, DWS en Formlabs .

Stereolithography (SLA), 's werelds eerste 3D -printtechnologie, werd uitgevonden door Chuck Hull in 1986. Hij heeft het gepatenteerd en stelde 3D -systemen op om het te commercialiseren . Nu wordt het gebruikt door hobbyisten en professionals via veel 3D -printerfabrikanten {{{{{{{{}}}

SLA gebruikt een laser om harslagen te stollen . De meeste SLA -printers gebruiken Solid -State Lasers . In vergelijking met DLP duurt het punt van SLA -laser langer om objectlagen te traceren, terwijl dlp gehardend lagen volledige lagen volledige lagen nodig hebben met een flash ., SLA's laser kan sterker worden geproduceerd.

Micro - stereolithografie (μSLA)

It can print micro - scale components with resolutions of 2 - 50 microns. For comparison, human hair averages 75 microns in width. As a "micro 3D printing" technology, μSLA exposes liquid resins to ultraviolet lasers. It differs in using special resins, complex lasers, and lenses to create extreem kleine brandpuntspunten .
 

NanOscribe en Microlight3D zijn twee toonaangevende fabrikanten van twee -fotonenpolymerisatie (TPP) 3D -printers (bronnen: nanoscribe, microlight3d) .

Twee - fotonenpolymerisatie (TPP)

2PP, is een andere micro - 3 D -printtechnologie en een vorm van SLA . met behulp van gepulseerde femtosecond lasers gefocust op een plek in een vat van speciale hars, TPP kan onderdelen afdrukken als 0 . 1 micro's door die spot.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} tps tiny voxels tiny voxels (3d pixels) en bouwt onderdelenlaag op laag . Het wordt gebruikt in onderzoek, medische toepassingen en micro -componentenproductie, zoals micro -elektroden en optische sensoren.
 

2 Digital Light Processing (DLP)

DLP 3D -afdrukken maakt gebruik van een digitale lichtprojector om de afbeelding van elke laag in één keer op de hars te flitsen (of meerdere keren voor grotere onderdelen) . meer gebruikelijk dan SLA, DLP is efficiënt voor het produceren van grotere onderdelen in een enkele batch, omdat de blootstellingstijd van elke lagen uniform is, ongeacht het aantal onderdelen .}}}}} De afbeelding voor elke lagen is samengesteld, is uniform Voxels . Licht wordt op de hars geprojecteerd via LED -schermen of UV -lichten, met een digitaal micromirror -apparaat (DMD) dat het licht op het buildoppervlak richt .

Moderne DLP -projectoren gebruiken duizenden Micrometer -LED's als lichtbronnen, individueel gecontroleerd om XY -resolutie te stimuleren . DLP 3D -printers variëren aanzienlijk op basis van lichtbronvermogen, lenzen, DMD -kwaliteit en andere componenten, met prijzen variëren

In "Top - Down" DLP -afdrukken bevindt de lichtbron zich bovenaan de printer en schiet de hars vat . naar beneden, deze printers flitsen een afbeelding van de bovenkant, genees een laag en onderdompel vervolgens de gehouden laag terug in de vat . een recoater op de vat's bovenste beweegt over de vat de vat over de vat de vat over de vat de bovenste laag als een nieuwe layer als een nieuwe layer als een nieuwe laag als een nieuwe laag als een nieuwe laag als een nieuwe laag in de build plaatst. Fabrikanten beweren dat deze methode, die de zwaartekracht niet bestrijdt, stabielere resultaten oplevert voor grotere onderdelen . Omgekeerd, "onderaan" DLP -printers hebben een beperkte gewichtscapaciteit voor het hangen van onderdelen uit de buildplaat . De vat ondersteunt de print tijdens "bovenste" printen, afdrukken "De behoefte voor ondersteuning voor ondersteuning, het afdrukken van de behoefte aan de behoefte aan de behoefte voor ondersteuningsstructuren .}.}.}..}.}.}.}.}.}

Projectie Micro - Stereolithografie (PμSL)
 

Als een uniek btw -fotopolymerisatietype is PμSL een DLP -subcategorie en een micro - 3 D - Printing Technology . Het gebruikt UV -licht van een projector om speciaal geformuleerde herenlagen . met 2 -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {{{{{{{} is evoluerend vanwege de lage kosten, nauwkeurigheid, snelheid en materiaal veelzijdigheid (polymeren, biomaterialen, keramiek) . Het toont potentieel in microfluidics, weefseltechniek, micro -optiek en biomedische micro -apparaattoepassingen .}

Lithografie - gebaseerde metaalproductie (LMM)

Een andere DLP - gerelateerde technologie, LMM maakt kleine metalen onderdelen voor chirurgisch gereedschap en micro - mechanische componenten . In LMM wordt metaalpoeder verspreid in fotopolymerhars en selectief gestold via blauw - lichte projector blootstelling . na drukken, de polymer wordt een debindden, metallisch gemeteld, metallisch dat wordt geopend in een muur {}} Voedingsmaterialen omvatten roestvrij staal, titanium, wolfraam, messing, koper, zilver en goud .

Een micro - metaal 3D -geprinte onderdeel gemaakt met behulp van LMM -technologie op een incus 3D -printer .

LCD, of MSLA, is als DLP maar gebruikt een LCD -scherm in plaats van een DMD, waardoor printers betaalbaarder zijn . De LCD bepaalt printkorrel, het repareren van XY Precision . In tegenstelling tot DLP's Single Light Source, LCD gebruikt een array van emitters . lcd printing is shiften gebruik .

LCD kan in sommige gevallen sneller afdrukken dan SLA vanwege de hele blootstelling aan laag . De lage LCD -eenheidskosten maken het populair voor budget Desktop Resin Printers . Echter, het wordt ook professioneel gebruikt, met enkele industriële 3D -printerfabrikanten die zijn limieten duwen en een indrukwekkende resultaten .}}}}}}

Powder Bed Fusion (PBF) is a 3D printing process where a heat source selectively melts powder particles (plastics, metals, or ceramics) in a build area, creating solid objects layer by layer. In PBF 3D printers, a thin layer of powder is spread over the build bed, usually via a blade, roller, or wiper. Energy from a laser melts specific points on De poederdaag . Een andere poedelaag wordt vervolgens afgezet en gefuseerd aan de vorige . Dit proces herhaalt tot het hele object is gebouwd, met niet -gedrukte poeder dat het eindproduct ondersteunt en het eindproduct bijhoudt .

Uitgebreide gids voor 7 grote 3D -printtechnologieën en hun toepassingen (SEO geoptimaliseerd)

As additive manufacturing (3D printing) technologies continue to mature, more industries are adopting various printing methods to meet the demands for complex structures, high-performance materials, and small-batch customization. This article explores seven mainstream 3D printing technologies-PBF, SLS, LPBF, EBM, Material Jetting, DED, and Binder Jetting-to help businesses and researchers choose and apply the right Methoden .

1. Poederbed Fusion (PBF) Technologie

PBF maakt de productie mogelijk van hoogwaardig, slijtvaste en duurzame onderdelen, vaak gebruikt in consumentenproducten, industriële hulpmiddelen en functionele componenten .

Veel voorkomende materialen: plastic poeder, metaalpoeder, keramisch poeder
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,3% (minimaal ± 0,3 mm)
Representatieve technologieën:
SLS (selectieve laser sintering)
LPBF (laserpoederbedfusie)
EBM (elektronenstraal smelten)

 1.1 Selectieve lasersintering (SLS)

SLS gebruikt een laser om polymeerpoeders (e . g ., nylon pa12) laag per laag te lagen, die geen ondersteuningsstructuren vereisen . Het is ideaal voor holle en complexe ontwerpen, veel gebruikt in functionele onderdelen, kleine batchproductie en medische modellen en medische modellen {}}}}}}}}}.

 1.2 Micro -selectieve lasersinters (μSLS)

μSLS is geschikt voor zeer precieze micro-metaalstructuren met resoluties onder 5μm, gebruikt bij de productie van elektronische micro-componenten .

 1.3 Laserpoederbed Fusion (LPBF)

LPBF drukt voornamelijk metaalcomponenten af zoals titaniumlegeringen, roestvrij staal en nikkelgebaseerde legeringen . De krachtige laser- en inerte gasomgeving zorgt voor deeldichtheid en mechanische prestaties, gewoonlijk gebruikt in ruimtelijke, medische en industriële toepassingen {.}

 1.4 Elektronenstraal smelten (EBM)

EBM gebruikt een elektronenstraal om metaalpoeder in een vacuüm te sinteren, geschikt voor geleidende en reflecterende materialen zoals koper en titanium . De bouwomgeving met hoge temperatuur vermindert restspanning, ideaal voor orthopedische implantaten en turbinebladen .

Materiaal-jettingafzettingen Deposities lichtgevoelige hars of was op een druppel-gebaseerde manier, waardoor hoge resolutie, multi-materiaal en full-colour printen . mogelijk is
Veel voorkomende materialen: fotopolymeerhars, was, composieten
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,1 mm
Subtypen:
M-jet (polymeermateriaal JACHT)
NPJ (nanodeeltjesjacht)
M-JET wordt gebruikt in de prototyping van automotive, medische en industriële ontwerp met meerkleurige, multi-materiële uitvoer . NPJ Doelstellingen Precieke afzetting van metaal- en keramische nanodeeltjesinkten voor complexe metaalonderdelenfabricage .

Binder -jetting combineert poederbed- en inkjettechnologieën door een bindmiddel af te zetten op een poederbed, laag voor laag, om 3D -structuren te vormen .
Gemeenschappelijke materialen: metaal, keramiek, zand, polymeren
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,2 mm (metaal) of ± 0,3 mm (zand)
Varianten:
Metalen binderjit
Polymeerbinderspoel
Sand Binder -jank

Deze technologie vereist geen ondersteuningsstructuren en biedt een hoge productie-efficiëntie, geschikt voor de productie van gekleurde prototypes en functionele metaalonderdelen . metalen onderdelen ondergaan meestal debind en sinteren na het proces om de mechanische sterkte te verbeteren .

Ded gebruikt laser-, boog- of elektronenstralen om metalen draden of -poeders te smelten en af te zetten, ideaal voor grote structuurafdrukken en componentreparatie .

Materialen: roestvrij staal, titaniumlegering, nikkellegering
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,1 mm
Typische subtypen:
Laser Ded (L-Ded)
Elektronenstraal Ded
Booggebaseerde WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing)
Koude spray

Ded wordt op grote schaal toegepast in ruimtevaart, energie en zware industrie voor deelreparatie en grootschalige productie .
 

Bladlaminatie stapelt lagen papier-, polymeer- of metaalplaten en gebruikt lasers of snijgereedschap voor vorming, ideaal voor een snelle productie van niet-functionele prototypes .
Veel voorkomende materialen: papier, polymeren, metaalfolies
Dimensionale nauwkeurigheid: ± 0,1 mm
Voordelen: combinatie van meerdere materiële combinatie, snelle productie

Nadelen: hoog materiaalafval, lagere precisie

Ontwikkeld door HP, combineert MJF poederafzetting met de toepassing van fuserende en detailleringsmiddelen en gebruikt vervolgens infraroodverwarming voor selectief materiaal smelten .

Materialen: thermoplasten zoals nylon en polypropyleen
Toepassingen: industriële onderdelen, functionele prototypes, medische hulpmiddelen
Voordelen: snel afdrukken, geen ondersteuningsstructuren, recyclebaar poeder

Koude spray: bindt metaalpoeder zonder verwarming, ideaal voor snelle additieve productie .
Gesmolten ded: deposites vloeibare metalen (e . g ., aluminium), mogelijk met behulp van gerecyclede materialen .
Composiet-gebaseerde additieve productie (CBAM/SLCOM): combineert koolstofvezel of glasvezel voor structurele onderdelen van hoge sterkte .
VLM (viskeuze lithografie-productie): maakt multi-materiële combinaties mogelijk op transparante film met eenvoudig verwijderbare ondersteuningsstructuren .

Conclusie

3D-printen hervormen het productielandschap en biedt een ongeëvenaarde flexibiliteit en ontwerpvrijheid van massaproductie aan gepersonaliseerde aanpassing . door deze zeven reguliere additieve productieprocessen te begrijpen, kunnen bedrijven en ingenieurs de meest geschikte 3D-printoplossing selecteren op basis van materiaalbehoeften, structurele complexiteit en budget.}}}