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桌面3D打印機(jī)的范圍從低價(jià)的基于套件的打印機(jī)到低至中千美元的半專業(yè)，產(chǎn)消者，打印機(jī)。通常，它們使用熱塑性基材料的線軸，該線軸通過(guò)噴嘴加熱和擠出以生產(chǎn)印刷零件。一些基于樹(shù)脂的平臺(tái)也有桌面版本，使用紫外激光或紫外DLP投影儀來(lái)硬化其液體材料。桌面打印機(jī)起源于業(yè)余愛(ài)好者平臺(tái)，其尺寸通常適合辦公空間 - 因此得名。盡管在過(guò)去幾年中取得了重大進(jìn)展，但桌面打印機(jī)在使用過(guò)程中通常需要進(jìn)行重大故障排除和調(diào)整。

工業(yè)或商用3D打印機(jī)專為在車間環(huán)境中進(jìn)行更可靠的生產(chǎn)而設(shè)計(jì)。它們還可能具有消費(fèi)者難以承受的要求，例如個(gè)人防護(hù)，通風(fēng)，壓縮空氣通道，氮?dú)猱a(chǎn)生，氬氣和用于后處理的額外設(shè)備。在桌面打印機(jī)適合辦公室辦公的地方，工業(yè)打印機(jī)通常需要專門(mén)的員工和工作區(qū)。與桌面打印機(jī)相比，工業(yè)打印機(jī)的輸出可以高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，具有更大的構(gòu)建區(qū)域，更好的環(huán)境控制和更復(fù)雜的增材制造方法。另一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別是商用增材制造機(jī)器的可靠性，它們具有顯著更高的正常運(yùn)行時(shí)間，可以始終如一地交付零件而不會(huì)出現(xiàn)意外故障。工業(yè)3D打印機(jī)的價(jià)格從數(shù)萬(wàn)美元到數(shù)十萬(wàn)美元不等，具體取決于平臺(tái)的類型。

3D 打印與 CNC 加工

3D打印與CNC加工的不同之處在于，它將較小的庫(kù)存（例如長(zhǎng)絲，粉末或樹(shù)脂）融合在一起，以根據(jù)3D數(shù)據(jù)的解釋形成形狀。CNC加工使用較大的材料庫(kù)存，以及立銑刀和鉆頭等切削刀具，以將材料減少到最終形狀。3D打印通常是一個(gè)從頭到尾的不間斷過(guò)程，這意味著一旦操作員按下GO，他們就不會(huì)在打印過(guò)程完成之前進(jìn)行干預(yù)。CNC加工可以在銑削過(guò)程中由操作員暫停和調(diào)整。

CNC工作流程需要離散操作或"操作"，其中運(yùn)行加工周期以移除刀具可以訪問(wèn)的材料，然后通常將零件移動(dòng)到不同的方向并執(zhí)行另一個(gè)操作。操作的每次設(shè)置都會(huì)增加零件的成本，并且對(duì)于小批量的更復(fù)雜的零件，價(jià)格可能會(huì)變得相對(duì)昂貴。通過(guò)3D打印，整個(gè)零件可以一次完成，只需最少的后處理，無(wú)需定制夾具 - 對(duì)于小批量來(lái)說(shuō)更具成本效益。
3D打印的復(fù)雜性可以被視為與它為CNC加工增加的費(fèi)用相悖的悖論。相反，與3D打印相比，笨重的物品對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)相對(duì)便宜，特別是對(duì)于金屬，因?yàn)?D打印機(jī)必須做更多的工作來(lái)將材料融合在一起。就像CNC加工需要設(shè)計(jì)規(guī)則一樣，3D打印也不是設(shè)計(jì)的作弊代碼，它只是具有不同的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于輕量化，基于應(yīng)用程序的制造來(lái)說(shuō)非常強(qiáng)大。

3D 打印與注塑成型

3D打印與注塑成型是許多工程師考慮的選擇。注塑成型通常需要CNC加工的模具芯和型腔才能在注塑模具壓力機(jī)中運(yùn)行。將機(jī)加工的板壓在一起，并將熔融的塑料注入密封腔中以冷卻成零件的形狀。冷卻后，模具的兩半打開(kāi)，零件被彈出，使工具準(zhǔn)備好重復(fù)該過(guò)程。注塑成型的主要費(fèi)用是所需的前期工具。它不僅需要大量的財(cái)務(wù)投資，而且通常需要數(shù)周到數(shù)月才能生產(chǎn)出用于生產(chǎn)運(yùn)行的工具。
由于3D打印可以直接從數(shù)字文件制作零件而無(wú)需工具，因此這是一種可行的方法，可以在沒(méi)有大量投資的情況下大量制造零件。在注塑成型成為更可行的選擇之前，3D打印通常在250到2，000個(gè)零件之間具有盈虧平衡。通過(guò)更精益的庫(kù)存方法，如即時(shí)（JIT），3D打印可以替代現(xiàn)有需求有限的模制組件。

3D打印可用于構(gòu)建模具，或用于原型和橋梁工具的模具嵌件。雖然通常不那么堅(jiān)固，但3D打印模具通常可以承受足夠的周期來(lái)驗(yàn)證其最終材料中的成型項(xiàng)目。3D打印注塑模具仍然需要成型平臺(tái)，并且通常最適合成型業(yè)務(wù)用作快速驗(yàn)證或橋梁工具的形式。
立體光刻（SLA）等3D打印工藝通常用于適合性檢查驗(yàn)證，然后再轉(zhuǎn)向更昂貴的工具。這是為了降低轉(zhuǎn)向最終生產(chǎn)工具的風(fēng)險(xiǎn)，需要數(shù)千到數(shù)萬(wàn)美元的投資，并且發(fā)現(xiàn)在工具生產(chǎn)后需要更改修訂。除了小批量生產(chǎn)的替代品外，3D打印也是確保成型項(xiàng)目成功的關(guān)鍵一步。
與更成熟的注塑模具工藝相比，3D打印零件將具有不同的表面光潔度和材料性能。大多數(shù)需要外觀光滑表面處理或特定材料等級(jí)的項(xiàng)目都需要替代品和權(quán)衡。像Carbon DLS這樣的新型3D打印工藝正在彌合類似模具的表面光潔度和最終用途特性之間的差距，但可用于注塑成型的選擇要強(qiáng)大得多。

3D CAD 模型

首選文件類型
大多數(shù)3D打印服務(wù)，如Xometry，接受主要的文件格式。這包括：

• STEP （.step， .stp）
• Solidworks （sldprt）
• 網(wǎng)眼 （.stl）
• 陽(yáng)傘 （.x_t， .x_b）
• Autodesk Inventor （.ipt）
• Dassault Systems （.3dxml， .catpart）
• PTC Creo， Siemens （.prt）
• 美國(guó)公民自由信息系統(tǒng) （.sat）

STEP 是首選的 CAD 文件格式。像STEP這樣的傘式格式被大多數(shù)CAD和CAM平臺(tái)普遍接受。Parasolids固有地保存單位信息和其他屬性，這些屬性與STL和OBJ等網(wǎng)格格式相比，對(duì)尺寸和比例進(jìn)行了猜測(cè)。從Solidworks等軟件進(jìn)行本機(jī)導(dǎo)出對(duì)于可能查看參數(shù)化特征樹(shù)以解決可能影響打印的模型問(wèn)題的服務(wù)也很有幫助。

STL 和網(wǎng)格導(dǎo)出
在傳輸?shù)?D打印機(jī)之前，構(gòu)建設(shè)置軟件將需要一個(gè)網(wǎng)格文件，如STL或OBJ.STL文件可以直接上傳或?qū)年?yáng)傘CAD文件轉(zhuǎn)換而來(lái)。STL 文件無(wú)法反轉(zhuǎn)回參數(shù)化 CAD。STL 文件將網(wǎng)格表面數(shù)據(jù)保存為一系列三角形，因此在管理文件大小時(shí)，以適合 3D 打印過(guò)程的分辨率生成文件非常重要。下表提供了大多數(shù) STL 導(dǎo)出的最佳做法。

網(wǎng)格導(dǎo)出會(huì)由于曲面的三角形曲面細(xì)分而丟失特征細(xì)節(jié)。這也使得在不重新制作模型的情況下將STL反轉(zhuǎn)為Parasolid變得困難或不可能。

STL 文件不包含除外部網(wǎng)格幾何體之外的任何單位或其他零件信息。由于大多數(shù)3D打印機(jī)以毫米（mm）解釋文件，因此導(dǎo)出的文件以毫米為單位非常重要。否則，上傳的文件可能會(huì)被解釋為不同的物理大小。例如，如果將 1" 零件以英寸為單位導(dǎo)出到 STL，則 STL 會(huì)說(shuō)長(zhǎng)度為 1。當(dāng)上傳到3D打印機(jī)時(shí)，它將記錄1毫米 - 比它應(yīng)該小25.4倍！

在 SolidWorks 中導(dǎo)出 STL 需要切換偏差和角度選項(xiàng)。為獲得最佳效果，請(qǐng)選擇"自定義"，然后將每個(gè)條形向右移動(dòng)約 80%。

每個(gè)3D打印過(guò)程都有自己的尺寸限制。下圖快速顯示了每個(gè)平臺(tái)可以打印的尺寸。重要的是要注意，對(duì)于大多數(shù)工藝，由于所需的時(shí)間和層數(shù)增加，構(gòu)建到最大尺寸可能會(huì)增加零件和構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是，適合1/6構(gòu)建區(qū)域的零件更適合重復(fù)生產(chǎn)。

大多數(shù)工藝可以生產(chǎn)9英寸以下的零件。平臺(tái)尺寸可能成為較大零件的限制。

降低 3D 打印成本

物理特性，選擇的材料和機(jī)器平臺(tái)都對(duì)3D打印零件的價(jià)格起著重要作用。許多3D打印服務(wù)機(jī)構(gòu)提供即時(shí)定價(jià)，但對(duì)主要成本驅(qū)動(dòng)因素可能并不透明。下面的列表提供了3D打印價(jià)格驅(qū)動(dòng)因素的調(diào)查級(jí)解釋。這些技巧可用于降低3D打印的成本。

1. 該平臺(tái)，或所使用的3D打印機(jī)，通常是零件的最高成本驅(qū)動(dòng)因素。特別是在商業(yè)增材制造中，機(jī)器的管理費(fèi)用率包括擁有成本。由于許多工業(yè)平臺(tái)可能花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)美元，因此FDM平臺(tái)的費(fèi)率可能在100元/小時(shí)之間，而某些金屬3D打印平臺(tái)的費(fèi)率可能超過(guò)800元/小時(shí)。這個(gè)小時(shí)費(fèi)率可以在零件之間共享，這降低了單位成本，并且是使用SLS和HP MJF等激光粉末床系統(tǒng)進(jìn)行批量生產(chǎn)的主要優(yōu)勢(shì)之一。
   對(duì)于臺(tái)式3D打印機(jī)，擁有成本可能相對(duì)較低 - 數(shù)萬(wàn)元 - 使開(kāi)銷率保持在低
   地低。這通常以犧牲容量、可靠性和質(zhì)量可重復(fù)性為代價(jià)。
   
2. 零件幾何形狀是第二大成本驅(qū)動(dòng)因素。所用材料的體積以及構(gòu)建高度（Z高度）會(huì)顯著增加成本。Z-height對(duì)于構(gòu)建來(lái)說(shuō)不如每層的體積或面積那么直觀，因?yàn)樵跈C(jī)器平臺(tái)上，每層或每幾層都可能發(fā)生機(jī)械操作。例如，許多進(jìn)程都有打印頭清潔操作，該操作在層移動(dòng)之間定期運(yùn)行。雖然這可能只需要10-30秒，但在較大的Z高度上，這可能會(huì)成為額外的20-30%構(gòu)建時(shí)間。許多系統(tǒng)還需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)，通常每層增加7-15秒。雖然這似乎并不太多，但它會(huì)顯著聚合。如果一個(gè)零件高6英寸，并且以0.005英寸（120微米）的層運(yùn)行，那么該構(gòu)建中將有超過(guò)1，200層。如果每個(gè)圖層更改平均為 10 秒，則這些操作將消耗超過(guò) 3 小時(shí)的構(gòu)建時(shí)間。
   
3. 所選材料是第三大成本驅(qū)動(dòng)因素。ABS，ASA和尼龍等商品材料由于其價(jià)格和運(yùn)行平臺(tái)而通常是最便宜的選擇。然而，由于材料價(jià)格以及更專業(yè)的處理要求，像Ultem或金屬這樣的優(yōu)質(zhì)材料有時(shí)會(huì)給零件成本增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。

了解支持材料

支撐結(jié)構(gòu)是3D打印所獨(dú)有的。它與零件一起生成，以充當(dāng)懸垂特征的犧牲基礎(chǔ)。在許多3D打印過(guò)程中，支撐結(jié)構(gòu)與零件主體的材料相同。一些工藝具有二次材料，這些材料有時(shí)是可溶的，或者在打印后更容易從零件中去除。

如果沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)，懸垂特征將無(wú)法解決或具有重大的裝飾問(wèn)題。支撐結(jié)構(gòu)作為水平構(gòu)建床的錨點(diǎn)也起著寶貴的作用。由于它在打印期間和打印后保持，因此支撐材料可以使3D打印部件減壓，同時(shí)保持其預(yù)期的形狀。

晶格狀支撐結(jié)構(gòu)對(duì)于大多數(shù)3D打印過(guò)程至關(guān)重要，可以在完成打印后移除。

一些粉末床塑料工藝，如選擇性激光燒結(jié)，不需要支撐結(jié)構(gòu)。相反，零件以加熱，接近熔化的狀態(tài)懸掛在自己的構(gòu)建材料中，以防止變形。

3D 打印服務(wù)與所有權(quán)

跳到前面：為什么不兩者兼而有之？增材制造服務(wù)機(jī)構(gòu)為您提供種類繁多的工業(yè)制造流程、大量材料和管理供應(yīng)鏈 - 只需按一下按鈕和易于使用的界面即可完成所有操作。話雖如此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，很多時(shí)候即使等待幾天也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出現(xiàn)嚴(yán)重延遲。個(gè)人桌面3D打印機(jī)通?？梢栽跀?shù)小時(shí)內(nèi)生成零件。

個(gè)人3D打印機(jī)已成為許多工程團(tuán)隊(duì)必不可少的物品，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘环N"足夠好"的方法，可以快速迭代設(shè)計(jì)，夾具，夾具或其他開(kāi)發(fā)輔助工具。桌面平臺(tái)通常從低至數(shù)千美元不等，仍然比商用機(jī)器便宜得多。由于入門(mén)價(jià)格明顯較低，并且隨著軟件和硬件的改善，可靠性也有所提高，因此在辦公室或車間安裝一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)器通常是有意義的。打印機(jī)的所有權(quán)也可以成為工程師學(xué)習(xí)增材制造設(shè)計(jì)的寶貴培訓(xùn)工具。

所有權(quán)和服務(wù)相輔相成。如果內(nèi)部機(jī)器允許快速驗(yàn)證，它們可能并不總是提供項(xiàng)目所需的最佳材料，性能，構(gòu)建尺寸或容量。作為一般規(guī)則，如果內(nèi)部機(jī)器在項(xiàng)目中占用超過(guò)48小時(shí)，則可能值得使用服務(wù)局。此外，服務(wù)機(jī)構(gòu)可以訪問(wèn)具有更大構(gòu)建區(qū)域的多個(gè)平臺(tái)，這些平臺(tái)可以在幾天內(nèi)輕松生產(chǎn)零件，而個(gè)人打印機(jī)可能需要數(shù)周才能完成。

內(nèi)部打印機(jī)越復(fù)雜，就越有可能必須專門(mén)配備員工和特殊工作區(qū)來(lái)運(yùn)行機(jī)器。這可能包括增加勞動(dòng)力，安全和個(gè)人防護(hù)設(shè)備，危險(xiǎn)材料處理和適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。了解平臺(tái)的需求，后處理和環(huán)境要求是決定擁有哪種3D打印機(jī)的重要決定。使用3D打印服務(wù)可以幫助用戶確定哪種工藝最適合內(nèi)部要求。