有許多外行人認為3D打印就是從熱噴嘴中擠出材料并堆疊成形狀，但其實3D打印遠不止于此！今天將介紹七大類3D打印工藝，即使是3D打印小白也能清晰地區(qū)分不同的3D打印工藝。
事實上，3D 打印也稱為增材制造，是一個總稱，涵蓋了幾種截然不同的 3D 打印工藝。這些技術是天壤之別，但關鍵過程是相同的。例如，所有 3D 打印都從數(shù)字模型開始，因為該技術本質(zhì)上是數(shù)字化的。零件或產(chǎn)品最初是使用計算機輔助設計 (CAD) 軟件設計或從數(shù)字零件庫獲取的電子文件。然后設計文件通過特殊的構建準備軟件將其分解成切片或?qū)右赃M行 3D 打印，生成3D打印機要遵循的路徑指令。接下來您將了解這些技術之間的區(qū)別以及每種技術的典型用途。
為什么是 7 種類型？
增材制造的類型可以根據(jù)它們生產(chǎn)的產(chǎn)品或使用的材料類型來劃分，國際標準組織 (ISO) 將其分為七種一般類型(但這七個3D打印類別也難以涵蓋越來越多的技術子類型和混合技術)。：
●材料擠出
●還原聚合
●粉床融合
●材料噴射
●粘合劑噴射
●定向能沉積
●片材層壓
一、材料擠出
△材料擠出3D打印
材料擠出顧名思義：材料通過噴嘴擠出。通常情況下，這種材料是一種塑料細絲，通過一個加熱的噴嘴進行熔化和擠出。打印機沿著通過軟件得到的工藝路徑將材料放置在構建平臺上。然后燈絲冷卻并凝固形成固體物體。這是最常見的 3D 打印形式。乍一看這聽起來很簡單，但考慮到擠出的材料，包括塑料、金屬、混凝土、生物凝膠和各種食品，這其實是一個非常廣泛的類別。這種類型的 3D 打印機價格從100美元到七位數(shù)不等。
●材料擠出的子類型：熔融沉積建模 (FDM)、建筑 3D 打印、微型 3D 打印、生物 3D 打印
●材料：塑料、金屬、食品、混凝土等
●尺寸精度：±0.5%（下限±0.5mm）
●常見應用：原型、電氣外殼、形狀和配合測試、夾具和夾具、熔模鑄造模型、房屋等。
●優(yōu)勢：成本最低的 3D 打印方法，材料范圍廣
●缺點：通常材料性能較低（強度、耐用性等），通常尺寸精度不高
二、還原聚合
△使用激光的還原聚合
桶聚合（也稱為樹脂 3D 打?。┦且幌盗?3D 打印工藝，它使用光源在桶中選擇性地固化（或硬化）光敏聚合物樹脂。換句話說，光線精確地指向液體塑料的特定點或區(qū)域以使其硬化。第一層固化后，構建平臺將向上或向下移動（取決于打印機）少量（通常在 0.01 和 0.05 毫米之間），下一層固化，與前一層連接。逐層重復此過程，直到形成 3D 部件。3D 打印過程完成后，清潔物體以去除剩余的液態(tài)樹脂并進行后固化（在陽光下或紫外線室中）以增強部件的機械性能。
三種最常見的桶聚合形式是立體光刻 (SLA)、數(shù)字光處理 (DLP)和液晶顯示器 (LCD)，也稱為掩模立體光刻 (MSLA)。這些類型的 3D 打印技術之間的根本區(qū)別在于光源及其用于固化樹脂的方式。
△大桶聚合利用光逐層硬化光敏樹脂
一些 3D 打印機制造商，尤其是那些制造專業(yè)級 3D 打印機的制造商，已經(jīng)開發(fā)出獨特且獲得專利的 光聚合變體，因此您可能會在市場上看到不同的技術名稱。一家工業(yè) 3D 打印機制造商 Carbon 使用一種稱為數(shù)字光合成(DLS) 的桶聚合技術，Stratasys 的 Origin 稱其技術為可編程光聚合(P3)，F(xiàn)ormlabs 提供其稱為低力立體光刻(LFS) 的技術，而 Azul 3D 是第一個將大面積快速打印(HARP) 形式的大桶聚合商業(yè)化。還有基于光刻的金屬制造 (LMM)、投影微立體光刻(PμSL) 和數(shù)字復合材料制造(DCM)，這是一種填充光聚合物技術，可將功能性添加劑（例如金屬和陶瓷纖維）引入液體樹脂中。
●3D 打印技術的類型：立體光刻 (SLA)、液晶顯示器 (LCD)、數(shù)字光處理 (DLP)、微立體光刻 (μSLA) 等。
●材料：光聚合物樹脂（可澆注、透明、工業(yè)、生物相容性等）
●尺寸精度：±0.5%（下限為 ±0.15 毫米或 5 納米，使用 μSLA）
●常見應用：注塑模狀聚合物原型和最終用途部件、珠寶鑄造、牙科應用、消費品
●優(yōu)勢：光滑的表面光潔度，精細的特征細節(jié)
三、粉床融合
△粉末床融合
粉末床融合 (PBF) 是一種3D打印工藝，其中熱能源選擇性地熔化構建區(qū)域內(nèi)的粉末顆粒（塑料、金屬或陶瓷），以逐層創(chuàng)建固體物體。粉末床融合 3D 打印機在打印床上散布一層薄薄的粉末材料，通常使用一種刀片、滾筒或擦拭器。來自激光的能量融合粉末層上的特定點，然后沉積另一個粉末層并融合到前一層。重復該過程，直到制造出整個物體，最終產(chǎn)品由未融合的粉末包裹和支撐。
△金屬激光粉末床熔合工藝
PBF 可以制造具有高機械性能（包括強度、耐磨性和耐用性）的部件，用于消費品、機械和工具的最終用途。該細分市場中的3D打印機越來越便宜（起價在 25,000 美元左右），但它被認為是一種工業(yè)技術。
●3D打印技術的種類：選擇性激光燒結（SLS）、激光粉末床熔化（LPBF）、電子束熔化（EBM）
●材料：塑料粉末、金屬粉末、陶瓷粉末
●尺寸精度：±0.3%（下限±0.3mm）
●常見應用：功能部件、復雜管道（空心設計）、小批量部件生產(chǎn)
●優(yōu)勢：功能部件、出色的機械性能、復雜的幾何形狀
●缺點：機器成本較高，通常是高成本材料，建造速度較慢
四、材料噴射
△材料噴射
材料噴射是一種 3D 打印工藝，其中微小的材料液滴被沉積，然后在構建板上固化或固化。使用暴露在光線下會固化的光敏聚合物或蠟滴，一次一層地構建物體。材料噴射過程的性質(zhì)允許在同一物體上打印不同的材料。這種技術的一個應用是制造多種顏色和紋理的零件。
●3D 打印技術的類型：材料噴射 (MJ)、納米粒子噴射 (NPJ)
●材料：光敏樹脂（標準、澆注、透明、耐高溫）、蠟
●尺寸精度：±0.1 mm
●常見應用：全彩產(chǎn)品原型、類似注塑模具的原型、低運行注塑模具、醫(yī)療模型、時裝
●優(yōu)勢：帶紋理的表面光潔度、全彩和多種材料可用
●缺點：材料有限，不適合要求精密的機械零件，成本高于用于視覺目的的其他樹脂技術
五、粘合劑噴射
△粘合劑噴射
粘合劑噴射是一種 3D 打印工藝，其中液體粘合劑選擇性地粘合一層粉末的區(qū)域。該技術類型兼有粉末床熔合和材料噴射的特點。與 PBF 類似，粘合劑噴射使用粉末材料（金屬、塑料、陶瓷、木材、糖等），并且與材料噴射一樣，液體粘合劑聚合物從噴墨器沉積。無論是金屬、塑料、沙子還是其他粉末材料，粘合劑噴射過程都是相同的。
首先，重涂刀片在構建平臺上涂抹一層薄薄的粉末。然后，帶有噴墨噴嘴的打印頭在床上方經(jīng)過，選擇性地沉積粘合劑液滴以將粉末顆粒粘合在一起。層完成后，構建平臺向下移動，刀片重新涂覆表面。然后重復該過程，直到整個部分完成。
粘合劑噴射的獨特之處在于打印過程中沒有熱量。粘合劑充當將聚合物粉末粘合在一起的膠水。打印后，零件被包裹在未使用的粉末中，通常會留下來固化。然后將零件從粉末倉中取出，收集多余的粉末并可重復使用。從這里開始，根據(jù)材料的不同，需要進行后處理，但沙子除外，沙子通?？梢灾苯訌拇蛴C中用作型芯或模具。當粉末是金屬或陶瓷時，涉及加熱的后處理會熔化掉粘合劑，只留下金屬。塑料零件后處理通常包括涂層以改善表面光潔度。您還可以拋光、涂漆和打磨聚合物粘合劑噴射部件。
粘合劑噴射速度快且生產(chǎn)率高，因此與其他 AM 方法相比，它可以更經(jīng)濟高效地生產(chǎn)大量零件。金屬粘合劑噴射可用于多種金屬，在最終用途消費品、工具和批量備件中很受歡迎。然而，聚合物粘合劑噴射的材料選擇有限，并且生產(chǎn)的部件結構性能較低。它的價值在于能夠制作全彩原型和模型。
●3D打印技術的子類型：金屬粘合劑噴射、聚合物粘合劑噴射、砂粘合劑噴射
●材料：沙子、聚合物、金屬、陶瓷等。
●尺寸精度：±0.2 毫米（金屬）或±0.3 毫米（沙子）
●常見應用：功能性金屬零件、全彩模型、砂鑄件和模具
●優(yōu)勢：低成本、大構建體積、功能性金屬部件、出色的色彩再現(xiàn)、快速打印速度、無支撐設計靈活性
●缺點：對金屬來說是一個多步驟的過程，聚合物部件不耐用
六、粉末定向能量沉積
定向能量沉積 (DED) 是一種 3D 打印工藝，金屬材料在沉積的同時被強大的能量供給和熔化。這是最廣泛的 3D 打印類別之一，包含許多子類別，具體取決于材料的形式（線材或粉末）和能量類型（激光、電子束、電弧、超音速、熱量等）。從本質(zhì)上講，與焊接有很多共同點。
該技術用于逐層打印，通常隨后進行 CNC 加工，以實現(xiàn)更嚴格的公差。DED 與 CNC 的結合使用非常普遍，有一種稱為混合 3D 打印的 3D 打印子類型，在同一臺機器中包含 DED 和 CNC 單元的混合 3D 打印機。該技術被認為是一種更快、更便宜的小批量金屬鑄件和鍛造件的替代品，以及用于海上石油和天然氣行業(yè)以及航空航天、發(fā)電和公用事業(yè)行業(yè)應用的關鍵維修。
△DED 金屬 3D 打印技術可以快速創(chuàng)建一個堅固的金屬部件，然后可以加工到嚴格的公差
●定向能量沉積的子類型：粉末激光能量沉積、線弧增材制造 (WAAM)、線電子束能量沉積、冷噴涂
●材料：各種金屬，線材和粉末形式
●尺寸精度：±0.1 mm
●常見應用：修復高端汽車/航空航天部件、功能原型和最終部件
●優(yōu)勢：高堆積率，能夠向現(xiàn)有組件添加金屬
●缺點：由于無法制作支撐結構而無法制作復雜的形狀，通常表面光潔度和精度較差
七、片材層壓
△片材層壓
片材層壓在技術上是3D打印的一種形式，與上述技術有很大不同。它的功能是將非常薄的材料片堆疊和層壓在一起以產(chǎn)生 3D 物體或堆疊，然后通過機械或激光切割以形成最終形狀。材料層可以使用多種方法融合在一起，包括加熱和聲音，具體取決于材料，材料范圍從紙張、聚合物到金屬。當零件被層壓然后激光切割或加工成所需的形狀時，會產(chǎn)生比其他3D打印技術更多的浪費。
制造商使用薄片層壓以相對較高的速度生產(chǎn)具有成本效益的非功能性原型，可用于電池技術、生產(chǎn)復合材料，因為所使用的材料可以在打印過程中互換。
●3D 打印技術的類型：層壓物體制造 (LOM)、超聲波固結 (UC)
●材料：紙張、聚合物和片狀金屬
●尺寸精度：±0.1 mm
●常見應用：非功能原型、多色打印、鑄模。
●優(yōu)點：可以快速生產(chǎn)，復合打印
●缺點：精度低，浪費多，部分零件需要后期制作
注：3D打印技術的種類很多，以上是3D打印中最常見的七大類增材制造技術，并未覆蓋市場上全部的3D打印技術
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