介紹
3D打印或增材制造是一個(gè)包含多個(gè)過程的總稱。每個(gè)3D打印過程都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性,每種方法都比其他方法更適合某些應(yīng)用。
在本文中,我們提供了幾個(gè)易于使用的工具,以幫助您根據(jù)需要選擇正確的3D打印工藝。使用以下圖形和表格作為快速參考,以確定最能滿足設(shè)計(jì)要求的流程。
我們從三個(gè)不同的角度進(jìn)行工藝選擇:
所需材料已經(jīng)知道
終端零件(物理或視覺)的特征已經(jīng)定義
需要某些工藝功能(精度、構(gòu)建尺寸等)
為了使本文中的信息對(duì)讀者具有可操作性,并且始終與不斷發(fā)展的3D打印領(lǐng)域相關(guān),引入了一些高級(jí)概括,必要時(shí)將在每個(gè)部分中討論。
按材料選擇工藝
3D打印材料通常以長絲,粉末或樹脂形式出現(xiàn)(取決于所使用的3D打印工藝)。聚合物(塑料)和金屬是兩個(gè)主要的3D打印材料組,而其他材料(如陶瓷或復(fù)合材料)也可用。聚合物可以進(jìn)一步分解成熱塑性塑料和熱固性塑料。
如果所需的材料已經(jīng)已知,那么選擇3D打印工藝相對(duì)容易,因?yàn)橹挥猩贁?shù)技術(shù)從相同的材料中生產(chǎn)零件。在這些情況下,選擇過程通常成為成本與屬性的比較。
熱塑性 塑料:
熱塑性塑料最適合功能性應(yīng)用,包括最終用途零件和功能原型的制造。
它們具有良好的機(jī)械性能和高抗沖擊性,耐磨性和耐化學(xué)性。它們還可以填充碳,玻璃或其他添加劑,以增強(qiáng)其物理性能。3D打印工程熱塑性塑料(如尼龍,PEI和ASA)廣泛用于生產(chǎn)工業(yè)應(yīng)用的最終用途零件。
SLS零件具有更好的機(jī)械和物理性能以及更高的尺寸精度,但FDM更經(jīng)濟(jì),交貨時(shí)間更短。
熱固性塑料(樹脂):
熱固性塑料(樹脂)更適合注重美觀的應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兛梢陨a(chǎn)出具有光滑注塑表面和精細(xì)細(xì)節(jié)的零件。
通常,它們具有高剛度,但比熱塑性塑料更脆,因此它們不適合功能性應(yīng)用。提供特種樹脂,專為工程應(yīng)用(模仿ABS和PP的性能)或牙科嵌件和植入物而設(shè)計(jì)。
材料噴射生產(chǎn)的零件具有卓越的尺寸精度和通常更光滑的表面,但成本高于SLA / DLP。這兩種工藝都使用類似的光固化丙烯酸基樹脂。
典型的3D打印熱固性塑料(樹脂)材料噴射>標(biāo)準(zhǔn)樹脂,數(shù)字ABS,耐用樹脂(PP樣),透明樹脂,牙科樹脂SLA/DLP標(biāo)準(zhǔn)樹脂, 堅(jiān)韌樹脂(ABS樣), 耐用樹脂(PP樣), 透明樹脂, 牙科樹脂
五金:
金屬3D打印部件具有優(yōu)異的機(jī)械性能,可以在高溫下工作。3D打印的自由曲面功能使其成為航空航天和醫(yī)療行業(yè)輕量化應(yīng)用的理想選擇。
DMLS/SLM 零件具有卓越的機(jī)械性能和公差,但粘合劑噴射的成本可提高 10 倍,并且可以生產(chǎn)更大的零件。
典型的 3D 打印金屬DMLS/SLM不銹鋼,鈦,鋁粘結(jié)劑噴射不銹鋼(青銅填充或燒結(jié))
其他材料:
其他材料也可以3D打印,但由于應(yīng)用有限,因此它們的應(yīng)用并不廣泛。這些材料包括全彩陶瓷和砂巖,帶有粘合劑噴射。
其他3D打印材料粘結(jié)劑噴射砂, 陶瓷
專業(yè)提示:
由于該技術(shù)的添加劑性質(zhì),3D打印部件通常具有各向異性機(jī)械性能,這意味著它們?cè)趜方向上會(huì)變?nèi)?。?duì)于功能部件,在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮這一特性。
例如,請(qǐng)參閱武漢易成三維科技SLS尼龍與散裝尼龍相比的性能。
在設(shè)計(jì)會(huì)干擾其他零件的零件或原型時(shí),定義必要的公差水平非常重要。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),選擇具有更高尺寸精度的工藝將增加成本。另一種選擇是在3D打印后完成具有關(guān)鍵尺寸或小細(xì)節(jié)的特征(例如,通過鉆孔或攻絲螺紋)。
零件的整體強(qiáng)度取決于不同的機(jī)械和物理性能。為了簡化選擇,可以使用材料抗拉強(qiáng)度作為指導(dǎo)。當(dāng)需要高強(qiáng)度和高剛度時(shí),金屬3D打印或用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的FDM打印是最佳解決方案。
工程3D打印材料具有特殊性能,例如耐熱性,阻燃性,耐化學(xué)性或經(jīng)認(rèn)證為生物相容性或食品安全性。
柔韌性可以定義為斷裂時(shí)高伸長率,其中熱塑性塑料(如TPU)可用于SLS和FDM,或低硬度,其中具有類似橡膠感覺的材料可用于SLA / DLP和材料噴射。
SLA / DLP和材料噴射都可以生產(chǎn)具有光滑,注塑模具般表面光潔度的零件。這兩種工藝之間的主要區(qū)別(除了成本之外)是材料噴射中的支撐是可溶的,而在SLA / DLP中,它需要在打印后手動(dòng)移除,在表面上留下需要后處理(打磨或拋光)的小痕跡。
材料噴射生產(chǎn)完全透明的部件,而SLA / DLP部件是半透明的,可以進(jìn)行后處理,幾乎100%光學(xué)透明。
具有特殊質(zhì)地的零件,例如類似木材或金屬的表面處理,可以使用木填充或金屬填充FDM長絲進(jìn)行打印。類橡膠部件柔軟(邿氏硬度<70A)并且可以彎曲和壓縮,但運(yùn)氣好是真正的橡膠。
材料噴射和粘合劑噴射是目前唯一提供全彩色打印功能的3D打印工藝。材料噴射具有優(yōu)勢,因?yàn)樗峁┝司哂懈梦锢硇阅芎投嗖牧夏芰Φ牟牧?。另一種選擇是在打印后對(duì)模型進(jìn)行底漆和上漆,或使用具有雙擠出功能的FDM打印機(jī)(僅適用于兩種顏色)。