Узнайте о 8 передовых технологиях 3D-печати и их применении

Когда дело доходит до 3D-печати, вы ограничены только вашим воображением. Сейчас проще задать вопрос:«Что нельзя вы печатаете с помощью этого процесса?» вместо того, чтобы перечислять длинный и бесконечный список того, что можно произвести. 3D-печать позволяет изготавливать простые инструменты, создавать полноценные архитектурные модели и даже создавать протезы. 

Не все потребности в печати будут одинаковыми, и на самом деле вы можете выбрать довольно много методов. Например, в Xometry мы предлагаем девять уникальных процессов 3D-печати и всегда стремимся расширять их. Каждый из этих процессов имеет свои плюсы и минусы. Некоторые из них лучше подходят для работы с металлом, другие стили обрабатываются лазером, а некоторые созданы для новичков, желающих впервые попробовать печатать. Далее вы узнаете о различных типах 3D-печати и получите представление о сильных и слабых сторонах каждого из них.

1. Полиджетная печать

Хотя 3D-принтеры могут показаться довольно футуристическими, печать PolyJet наиболее близка к старой доброй струйной печати, с которой вы, вероятно, наиболее знакомы. В этих машинах используются печатающие головки, которые распыляют крошечные капли фотополимерной смолы на рабочую пластину, которая затем слоями затвердевает под воздействием УФ-излучения. Машины Xometry PolyJet способны выполнять полноцветную печать из различных материалов, что делает их идеальными для создания реалистичных моделей и визуальных прототипов. Однако имейте в виду, что материалы PolyJet не отличаются долговечностью и не подходят для компонентов конечного использования.

Polyjet лучше всего подходит для изготовления небольших деталей с небольшими деталями. Он очень точен, но материалы, как правило, менее долговечны.

Кристиан Цу-Раун

Руководитель группы, ручное цитирование

На фотографии ниже показано, как один из наших принтеров PolyJet создает полноцветные детали:

3D-принтер Xometry PolyJet для создания многоцветных деталей.

В этой таблице показаны материалы, которые может использовать полиструйный принтер, его возможности и его сильные стороны.

Таблица 1. Преимущества 3D-печати PolyJet

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Жесткие фотополимеры, резиноподобные по Шору А, прозрачный фотополимер

Сильные стороны

Высокое разрешение, несколько материалов, полноцветный 

Общие приложения

Прототипы, полноцветные концептуальные модели, образовательные модели

Точность размеров

+/- 0,004 дюйма для первого дюйма плюс +/- 0,002 дюйма для каждого последующего дюйма

2. Моделирование плавленым осаждением (FDM)

Машины для моделирования наплавлением (FDM) можно найти где угодно:от рабочего стола любителя до производственных цехов таких производственных предприятий, как Xometry. Этот популярный метод предполагает пропускание пластиковой нити через нагретое сопло, чтобы расплавить ее и наращивать деталь слой за слоем, пока не будет готов конечный продукт. Для печати FDM можно выбрать множество различных материалов, независимо от того, предпочитаете ли вы более жесткий пластик или гибкий термопластичный эластомер.

На изображении ниже показан один из промышленных принтеров Xometry, способный производить детали длиной до трех футов:

Один из многих промышленных 3D-принтеров FDM компании Xometry

В этой таблице описаны материалы, которые использует принтер для моделирования методом наплавления, его возможности и его преимущества по сравнению с другими принтерами.

Таблица 2. Преимущества 3D-печати FDM

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

ABS, PLA, ПК, ULTEM и т. д.

Сильные стороны

Низкая стоимость, большие объемы печати, разнообразие материалов 

Общие приложения

Прототипирование, детали для любителей, производственные приспособления

Точность размеров

+/- толщина одного строительного слоя для первого дюйма и +/- 0,002 дюйма для каждого последующего дюйма

3. Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) была первым видом 3D-печати, доступным обычным людям. В этом принтере используется мощный лазер для отверждения жидкого фотополимера на рабочей пластине. Лазер перемещается по форме поперечного сечения детали, отверждая ее и подготавливая к нанесению следующего слоя. Он работает с процессом, называемым полимеризацией, для создания созданного вами предмета слой за слоем. Это отличный вариант печати, если вы хотите создавать сложные модели или изделия. Xometry предлагает множество различных материалов SLA, многие из которых прозрачны и полезны для создания деталей, которые вам нужно видеть.

На фотографии показаны некоторые детали, созданные с помощью службы SLA Xometry:

Различные прозрачные бирки, изготовленные с помощью 3D-печати SLA

В этой таблице показаны сильные стороны и возможности использования принтера SLA. Он также показывает материалы, которыми он может управлять, и типы вещей, которые он может создавать.

Таблица 3. Преимущества 3D-печати по SLA

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Поликарбонатный, ABS-подобный, полипропиленовый

Сильные стороны

Высокое разрешение/детализация, точность, большая область печати

Общие приложения

Кастинг шаблонов, прототипов, концептуальных моделей

Точность размеров

+/- 0,002" - +/- 0,010"

Получите мгновенное ценовое предложение по 9 различным процессам 3D-печати

4. Селективное лазерное спекание (SLS)

Селективное лазерное спекание (SLS) заменяет хорошо известные пластиковые нити на порошкообразный пластик; обычно нейлон. Эта машина наносит тонкий слой этого порошка с помощью устройства, называемого устройством для повторного нанесения покрытия, а затем отслеживает поперечное сечение детали с помощью лазера. Во время отслеживания тепло лазера плавит порошок и он сплавляется вместе. Затем поршень рабочей камеры немного опустится, и по нему распределится еще один слой порошка, и процесс повторяется, пока ваш продукт не оживет. Этот тип метода печати не требует опорных конструкций, поскольку неспеченный порошок покрывает детали по всей среде, поддерживая их. По этой причине множество деталей можно изготавливать одновременно в одной сборке, что делает SLS-печать превосходной для одновременного создания большого количества деталей, сохраняя при этом точность и качество.

На следующей диаграмме показано, как работает система 3D-принтера SLS:

Система 3D-печати SLS.

В этой таблице перечислены материалы, которые можно отправлять через этот принтер, его характеристики и его преимущества.

Таблица 4. Преимущества 3D-печати SLS

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Нейлон 11, Нейлон 12, Наполненный нейлон (например, стеклонаполненный)

Сильные стороны

Не требуются опорные конструкции, сложная геометрия, прочные детали

Общие приложения

Концептуальные модели, детали конечного использования, медицинское оборудование

Точность размеров

+/- 0,002–0,003 дюйма на дюйм

5. Многоструйный синтез (MJF)

Многоструйная термоплавкая печать имеет множество движущихся частей. На этих машинах наносится слой пластикового порошка, который затем нагревается нагревательной головкой. Сверху нависает матрица в стиле струйной печати и точно распыляет термоплавкие и детализирующие вещества в порошок. Нагревательные элементы соединяют все это вместе, и процесс повторяется. Как и SLS-печать, детали MJF не требуют опорных конструкций благодаря порошковому методу, и поэтому многие детали можно печатать одновременно как горизонтально, так и вертикально в рабочей камере. В Xometry мы предлагаем как жесткие, так и гибкие материалы MJF, а также несколько вариантов отделки, таких как окрашивание и химическое выравнивание паром, для дальнейшего улучшения отпечатков.

На изображении ниже показан пример детали, изготовленной с использованием сервисов Xometry MJF, которая в данном случае также была окрашена в черный цвет:

Нейлон, 12 деталей, напечатан с использованием MJF и окрашен в черный цвет.

В следующей таблице представлены материалы, которые можно использовать с принтером MJF, возможности его создания и его преимущества.

Таблица 5. 3D-печать MJF

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Нейлон PA 12, полипропилен, стеклонаполненный нейлон, ТПУ 88A

Сильные стороны

Высокая точность, скорость, низкая стоимость

Общие приложения

Визуально точные прототипы, детали для конечного использования

Точность размеров

+/- 0,7 мм

SLS и MJF производят детали из хорошо известных материалов, в первую очередь из нейлона, а также из ПП и ТПУ. Детали долговечны и ведут себя, как и их основной материал. Это позволяет инженерам тестировать детали из материала, который также можно использовать в других процессах.

Кристиан Цу-Раун

Руководитель группы, ручное цитирование

Если вы ищете процесс, позволяющий 3D-печать непосредственно в металле, обратите внимание на услуги прямого лазерного спекания металла (DMLS). Подобно селективному лазерному спеканию, машины DMLS наносят тонкий слой металлического порошка, а затем с помощью своих мощных лазеров отслеживают поперечное сечение каждой детали слой за слоем, сплавляя металлические частицы вместе, образуя детали. В отличие от SLS, структуры поддержки являются требуется, поскольку тепло и напряжение, возникающие при спекании металла, намного выше, чем при спекании пластмасс. Из-за своего размера, высокой стоимости и обширных этапов постобработки деталей после завершения печати машины DMLS, как правило, можно найти только в промышленных магазинах, например в сети Xometry.

На этом снимке изображен принтер DMLS в компании Xometry во время спекания деталей из стального порошка:

3D-принтер DMLS спекает стальной порошок для формирования деталей.

В следующей таблице показано, что можно делать с помощью принтеров DMLS, какие материалы можно использовать и для каких целей они подходят.

Таблица 6. Преимущества 3D-печати DMLS

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Нержавеющая сталь, алюминий, никелевые сплавы, титан

Сильные стороны

Высокая детализация, полностью плотные металлические детали

Общие приложения

Компоненты для аэрокосмической и автомобильной промышленности

Точность размеров

+/- 0,005 дюйма для первого дюйма плюс +/- 0,002 дюйма для каждого последующего дюйма.

7. Электронно-лучевая плавка (ЭЛП)

Если вы повысите уровень сложности, вы столкнетесь с такими методами печати, как электронно-лучевая плавка (EBM). Как и DMLS, эти машины относятся к промышленной категории и требуют соответствующего опыта. Этот процесс прямо в названии — он использует электронные лучи для сплавления металлических частиц вместе. Машина наносит слой металлического порошка, затем луч выполняет трассировку и плавление. Луч можно даже разделить для одновременной обработки нескольких областей. 

На этой диаграмме вы увидите материалы, которые использует 3D-принтер EBM, его возможности и его сильные стороны.

Таблица 7. Преимущества 3D-печати EBM

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Хром, Титан

Сильные стороны

Быстрее, чем DMLS

Общие приложения

Компоненты для аэрокосмической, медицинской и нефтехимической промышленности

Точность размеров

Н/Д

8. Цифровой световой процесс (DLP)

Некоторые варианты 3D-печати аналогичны другим, как в случае с цифровым световым процессом (DLP) и принтерами SLA. Основное отличие состоит в том, что DLP-машина проецирует изображение с помощью УФ-излучения на всю емкость с материалом одновременно, вместо того, чтобы рисовать поперечное сечение по одной точке с помощью лазера. Цифровая обработка света сделала доступ к фотополимерной печати более доступным. Это дешевле и быстрее, чем SLA, но при этом позволяет производить детали высокого качества. 

В этой таблице представлены материалы, способы применения и преимущества DLP-принтера:

Таблица 8. Преимущества DLP 3D-печати

Материалы Сильные стороны Общие приложения Точность размеров

Материалы

Поликарбонатный, ABS-подобный, полипропиленовый

Сильные стороны

Быстрее, чем SLA

Общие приложения

Ювелирное литье, зубные шины, миниатюрные статуэтки

Точность размеров

0,1 мм

Какие факторы следует учитывать при 3D-печати?

Существуют всевозможные 3D-принтеры для любых нужд. Вам нужно подумать о конечном продукте, который вы пытаетесь создать, о материалах, из которых вы хотите, чтобы он был изготовлен, а также о бюджете и сроках, которые у вас есть. Если вы ищете принтер, который можно иметь дома для развлечения и простого производства, вам могут подойти принтеры FDM или SLA для любителей. Более продвинутые принтеры, такие как машины DMLS, лучше подходят для промышленных помещений и таких отраслей, как аэрокосмическая, инженерная или медицинская. 

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по 3D-печати.

Какой тип 3D-печати наиболее распространен?

FDM-печать — один из наиболее часто используемых типов 3D-принтеров. Это связано с его невысокой стоимостью и простотой использования. Однако когда дело доходит до промышленного применения пластика, предпочтение отдается MJF. Производство металлических компонентов, как правило, осуществляется с использованием DMLS. 

Чтобы узнать больше, прочтите наше руководство по типам 3D-печати.

Какой тип 3D-печати лучше всего подойдет новичкам?

3D-печать FDM — самый простой тип 3D-печати для начинающих. Мало того, что процесс легко понять, сырье дешевое, а оборудование также можно найти по очень доступным ценам. DLP-печать также является хорошей отправной точкой, но, как правило, требует более глубокого понимания методов 3D-печати. DLP также в среднем дороже, чем FDM.

Какой тип 3D-печати материалов лучше всего подходит?

Принтеры MJF имеют самый широкий спектр доступных материалов и могут относительно легко печатать детали из разных материалов и разных цветов. Принтеры MJF могут выборочно окрашивать разные части отпечатка, а также помещать в одну и ту же часть разные типы материалов. 

Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашим руководством по материалам для 3D-печати.

Какой тип 3D-печати лучше всего подходит для медицинских целей?

Для медицинских имплантатов требуются современные материалы, такие как нержавеющая сталь или титан. Таким образом, 3D-технология порошкового слоя, такая как DMLS, лучше всего подходит для этих применений. 

Какой тип 3D-печати лучше всего подходит для строительства?

3D-печать в строительной отрасли все еще находится в зачаточном состоянии. Однако крупные 3D-принтеры успешно используют технологию, аналогичную той, которая используется в FDM-принтерах для печати бетонных конструкций. Это работает путем печати слоев бетона друг на друге, чтобы построить конструкцию с нуля. 

Какой тип 3D-печати лучше всего подходит для образования?

Принтеры FDM идеально подходят для образовательных целей. Это потому, что их механику легко наблюдать и понимать. Кроме того, они дешевы в эксплуатации и дешевое сырье.

Какой тип 3D-печати лучше всего подходит для архитектуры?

Архитектурные фирмы используют 3D-принтеры для печати масштабных моделей своих проектов и обычно считают SLS наиболее подходящим типом технологии 3D-печати. Это связано с большими объемами сборки и способностью SLS создавать детали с исключительной детализацией.

Часто задаваемые вопросы о типах 3D-печати

Сколько стоит 3D-принтер?

На рынке представлено множество различных типов 3D-принтеров. Таким образом, 3D-принтер может стоить всего 150 долларов за FDM-машину начального уровня. Стоимость продвинутых машин DMLS начинается примерно от 250 000 долларов. 3D-принтеры можно приобрести напрямую у поставщиков или на сторонних сайтах, таких как Amazon.

Можно ли начать бизнес с помощью 3D-принтера?

Да, однако здесь низкий барьер входа, поэтому рынок вполне может быть насыщен единомышленниками. Однако хорошим началом будет использование новейших методов 3D-печати и поставки продукции на нишевый рынок.

Является ли 3D-печать прибыльным бизнесом?

Да, особенно если предлагаются передовые услуги и материалы для 3D-печати.

Сколько можно заработать на 3D-печати?

Это полностью зависит от предлагаемых продуктов и услуг. Стоимость печатной продукции также может варьироваться от нескольких центов за пластиковые безделушки до тысяч долларов за современные металлические детали.

Сводка

В этой статье были рассмотрены 8 различных технологий 3D-печати, их применение и сильные стороны. 

Многие из этих и других процессов доступны вам через систему Xometry Instant Quoting Engine®. Все, что вам нужно сделать, это загрузить файл 3D CAD, например STL, и настроить цену с помощью опций, чтобы мгновенно получить цену и сроки выполнения заказа. Попробуйте сегодня и получите мгновенную цену!

Отказ от ответственности

Содержимое этой веб-страницы предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные особенности, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, желающие получить расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими положениями и условиями.

Кэт де Наум

Кэт де Наум — писатель, автор, редактор и специалист по контенту из Великобритании с более чем 20-летним писательским опытом. Кэт имеет опыт написания статей для различных производственных и технических организаций и любит мир техники. Помимо писательской деятельности, Кэт почти 10 лет работала помощником юриста, семь из которых занималась финансированием судов. Она писала для многих изданий, как печатных, так и онлайн. Кэт имеет степень бакалавра английской литературы и философии, а также степень магистра писательского мастерства в Кингстонском университете.

Прочтите другие статьи Кэт де Наум