Изучите 8 передових технологий 3D-печати и их применения

Когда речь идет о 3D-печати, вы ограничены только своим воображением. В наши дни легче задать вопрос: «Что вы не можете напечатать с помощью этого процесса?» вместо перечисления длинного и бесконечного списка того, что можно произвести. 3D-печать способна создавать простые инструменты, производить полноценные архитектурные модели и даже создавать протезы.

Не все печатные потребности одинаковы, и существует довольно много методов, из которых можно выбрать. Например, в Xometry мы предлагаем девять уникальных процессов 3D-печати и всегда стремимся добавлять больше. У каждого из этих процессов свои плюсы и минусы. Некоторые лучше для работы с металлом, другие отверждаются лазером, а некоторые созданы для начинающих, желающих попробовать печать впервые. Далее узнайте о разных типах 3D-печати и получите представление о сильных и слабых сторонах каждого.

1. Полиджет-печать (PolyJet Printing)

Хотя 3D-принтеры могут казаться довольно футуристичными, полиджет-печать — это ближайшая вещь к старому доброму струйному печатанию, с которым вы, вероятно, больше всего знакомы. Эти машины используют печатающие головки для распыления крошечных капель фотореактивной смолы на строительную платформу, которые затем отверждаются UV-светом слой за слоем. Машины PolyJet Xometry способны на полноцветную и многоматериальную печать, делая их идеальными для создания реалистичных моделей и визуальных прототипов. Будьте предупреждены, однако: материалы PolyJet не известны долговечностью и не подходят для конечных компонентов.

PolyJet лучше всего подходит для более мелких деталей с мелкими признаками. Это очень точно, но материалы склонны быть менее долговечными.

Christian Tsu-Raun

Руководитель команды ручной котировки

На фото ниже показан один из наших PolyJet-принтеров, создающий полноцветные детали:

PolyJet 3D-принтер Xometry создает многокрасочные детали.

Эта таблица показывает материалы, которые может использовать полиджет-принтер, что он может сделать и его сильные стороны.

Таблица 1: Преимущества 3D-печати PolyJet

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Жесткие фотореактивные смолы, резиноподобные Shore A, прозрачные фотореактивные смолы

Сильные стороны

Высокое разрешение, многоматериальность, полноцветность

Частые применения

Прототипы овермолдинга, полноцветные концептуальные модели, образовательные модели

Размерная точность

+/- 0.004" для первого дюйма, плюс +/- 0.002" для каждого последующего дюйма

2. Моделирование методом наплавления (Fused Deposition Modeling — FDM)

Машины моделирования методом наплавления (FDM) можно найти где угодно: от стола любителя до производственных полов таких объектов, как Xometry. Этот популярный метод включает перемещение пластикового филамента через нагретую сопловую насадку для его плавления и построения детали слой за слоем до завершения конечного продукта. Существует множество различных материалов филамента для выбора для FDM-печати, независимо от того, ищете 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 FDM 3D-принтеров Xometry

Эта таблица делится материалами, которые использует FDM-принтер, чем он может сделать и его преимущества по сравнению с другими принтерами.

Таблица 2: Преимущества 3D-печати FDM

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

ABS, PLA, PC, ULTEM и другие

Сильные стороны

Низкая стоимость, большие объемы печати, разнообразие материалов

Частые применения

Прототипирование, детали для любителей, производственные приспособления

Размерная точность

+/- толщина одного строительного слоя для первого дюйма и +/- .002" для каждого последующего дюйма

3. Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) была первым видом 3D-печати, который обычные люди могли получить в свои руки. Этот принтер использует мощный лазер для отверждения жидкого фотореактивного полимера на своей строительной платформе. Лазер проносится в форме поперечного сечения детали, отверждая его и готовя для следующего слоя. Он работает с процессом, называемым полимеризацией, чтобы строить изобретенный вами предмет слой за слоем. Это отличный вариант печати, если вы хотите строить сложные модели или продукты. Xometry предлагает множество различных материалов SLA, многие из которых прозрачны и полезны для создания деталей, через которые нужно видеть.

Фото показывает некоторые детали, созданные через сервис SLA Xometry:

Различные прозрачные теги, сделанные с использованием SLA 3D-печати

Эта диаграмма указывает сильные стороны и использование для SLA-принтера. Она также показывает материалы, которыми он может управлять, и типы вещей, которые он может создавать.

Таблица 3: Преимущества 3D-печати SLA

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Поликарбонат-подобные, ABS-подобные, полипропилен-подобные

Сильные стороны

Высокое разрешение/деталь, точность, большая площадь печати

Частые применения

Модели для литья, прототипы, концептуальные модели

Размерная точность

+/- 0.002" - +/- 0.010"

Получите мгновенную котировку по 9 различным процессам 3D-печати

4. Селективный лазерный синтеринг (SLS)

Селективный лазерный синтеринг (SLS) заменяет хорошо известные пластиковые филаменты на порошковый пластик; обычно нейлон. Эта машина распределяет тонкий слой этого порошка с помощью устройства, называемого рекоутером, затем прослеживает поперечное сечение детали лазером. Во время прослеживания тепло от лазерра плавляет порошок, и он сливается вместе. Поршень строительной камеры затем немного опускается, и еще один слой порошка распределяется по поверхности, и процесс повторяется, пока ваш продукт не оживет. Этот тип метода печати не требует поддерживающих структур, так как несинтеризованный порошок окружает детали по всей среде, поддерживая их. По этой причине многие детали могут быть построены одновременно в одной сборке, что делает SLS-печать превосходной для создания множества деталей одновременно, сохраняя точность и качество.

Следующая диаграмма показывает, как работает система SLS 3D-принтера:

Система SLS 3D-печати.

Эта таблица раскладывает материалы, которые вы можете пропустить через этот принтер, что он делает и его преимущества.

Таблица 4: Преимущества 3D-печати SLS

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Нейлон 11, Нейлон 12, наполненный нейлон (например, стеклонापолненный)

Сильные стороны

Поддерживающие структуры не нужны, сложные геометрии, долговечные детали

Частые применения

Концептуальные модели, конечные детали, медицинские устройства

Размерная точность

+/- 0.002" - 0.003" на дюйм

5. Многоструйное слияние (Multi-Jet Fusion — MJF)

Многоструйное слияние печати имеет много движущихся частей. На этих машинах слой пластикового порошка наносится, который затем прогревается нагревательной головкой. Струйная головка в стиле inkjet нависает сверху и точно распыляет слияющие и детализирующие агенты в порошок. Нагревательные элементы сливают всё вместе, и процесс повторяется. Как и в SLS-печати, детали MJF не требуют поддерживающих структур из-за порошкового метода, и поэтому многие детали могут печататься одновременно как горизонтально, так и вертикально в строительной камере. В Xometry мы предлагаем как жесткие, так и гибкие материалы через MJF и множество вариантов финишинга, таких как окрашивание и химическое паровое сглаживание для дальнейшего улучшения печатей.

Изображение ниже — пример детали, сделанной с использованием сервисов MJF Xometry, в данном случае также окрашенной в черный:

Деталь из Нейлон 12, напечатанная с использованием MJF с окрашенным черным финишем.

Следующая таблица делится материалами, которые вы можете использовать с MJF-принтером, что он может создать и его преимущества.

Таблица 5: MJF 3D-печать

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Нейлон PA 12, Полипропилен, Стеклонापолненный нейлон, TPU 88A

Сильные стороны

Высокоточно, быстро, низкая стоимость

Частые применения

Визуально точные прототипы, конечные детали

Размерная точность

+/- 0.7 мм

SLS и MJF производят детали в хорошо известных материалах, в основном нейлон, но также PP и TPU. Детали долговечны и ведут себя типично для их базового материала. Это позволяет инженерам тестировать детали в материале, который также может быть перенесен в другие процессы.

Christian Tsu-Raun

Руководитель команды ручной котировки

6. Прямой металлический лазерный синтеринг (DMLS)

Когда вы на рынке процесса, который может 3D-печатать непосредственно в металле, обратитесь к сервисам прямого металлического лазерного синтеринга (DMLS). Похоже на селективный лазерный синтеринг, машины DMLS наносят тонкий слой металлического порошка, затем используют свои мощные лазеры для прослеживания поперечного сечения каждой детали слой за слоем, сливая металлические частицы вместе для формирования деталей. В отличие от SLS, поддерживающие структуры требуются, так как тепло и напряжение, генерируемые синтерингом металла, намного больше, чем с пластиками. Из-за их размера, высокой стоимости и обширных шагов пост-обработки, требуемых на деталях после завершения печати, машины DMLS склонны находиться только в промышленных мастерских, таких как те в сети Xometry.

Эта картинка показывает DMLS-принтер в Xometry в процессе синтеринга деталей из стального порошка:

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

Следующая диаграмма разбивает, что вы можете сделать с DMLS-принтерами, материалы, которые вы можете использовать, и для каких приложений это хорошо.

Таблица 6: Преимущества 3D-печати DMLS

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Нержавеющая сталь, Алюминий, Никелевые сплавы, Титан

Сильные стороны

Высокая детализация, полностью плотные металлические детали

Частые применения

Аэрокосмические и автомобильные компоненты

Размерная точность

+/- 0.005" для первого дюйма, плюс +/- 0.002" для каждого последующего дюйма.

7. Электронно-лучевое плавление (Electron Beam Melting — EBM)

Если вы повысите уровень сложности, вы столкнетесь с методами печати, такими как электронно-лучевое плавление (EBM). Как DMLS, эти машины попадают в промышленную категорию и требуют соответствующей экспертизы. Её процесс полностью в названии — она использует электронные пучки для плавления металлических частиц вместе. Машина кладет слой металлического порошка, затем луч делает прослеживание и плавление. Луч может даже быть разделен для одновременного решения нескольких областей.

В этой таблице вы увидите материалы, которые использует EBM 3D-принтер, что он может построить и его сильные стороны.

Таблица 7: Преимущества 3D-печати EBM

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Хром, Титан

Сильные стороны

Быстрее, чем DMLS

Частые применения

Аэрокосмические, медицинские и нефтехимические компоненты

Размерная точность

Н/Д

8. Цифровая обработка света (Digital Light Process — DLP)

Некоторые варианты 3D-печати похожи на другие, как в случае с цифровой обработкой света (DLP) и SLA-принтерами. Основное различие в том, что DLP-машина проецирует изображение с использованием UV-света через всю ванну с материалом за один раз, вместо прорисовки поперечного сечения по одной точке за раз лазером. Цифровая обработка света сделала доступ к фотореактивной печати более доступной. Это дешевле и быстрее, чем SLA, но все еще может делать высококачественные детали.

Эта таблица разбивает материалы, использование и сильные стороны DLP-принтера:

Таблица 8: Преимущества 3D-печати DLP

МатериалыСильные стороныЧастые примененияРазмерная точность

Материалы

Поликарбонат-подобные, ABS-подобные, полипропилен-подобные

Сильные стороны

Быстрее, чем SLA

Частые применения

Ювелирное литье, стоматологичные шины, миниатюрные фигурки

Размерная точность

0.1 мм

Каковы факторы 3D-печати, которые нужно учитывать?

Существует множество 3D-принтеров для любых нужд. Вы захотите подумать о конечном продукте, который вы пытаетесь построить, материалах, из которых вы хотите его сделать, и бюджете и временных рамках, которые у вас есть. Если вы ищете принтер, который можно иметь дома для удовольствия и малого производства, любительские FDM или SLA принтеры могут подойти. Более продвинутые принтеры, как машины DMLS, лучше подходят для промышленных пространств и отраслей вроде аэрокосмики, инженерии или медицины.

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

Какой самый распространенный тип 3D-печати?

FDM-печать — один из наиболее часто используемых типов 3D-принтеров. Это связано с ее низкой стоимостью и простотой использования. Когда речь идет о промышленных пластиковых приложениях, однако, MJF склонен быть предпочтительным. Производство металлических компонентов склонно делаться с использованием DMLS.

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

Какой лучший тип 3D-печати для начинающих?

FDM 3D-печать — самый легкий тип 3D-печати для начинающих. Не только процесс легко понять, но сырьевые материалы дешевы, и оборудование также можно найти по очень доступным ценам. DLP-печать также хороша как начальная точка, но склонна требовать более глубокого понимания методов 3D-печати. DLP также в среднем дороже, чем FDM.

Какой лучший тип 3D-печати для материалов?

MJF-принтеры имеют самый широкий спектр доступных материалов и могут печатать многоматериальные и многокрасочные детали с относительной легкостью. MJF-принтеры могут селективно окрашивать разные части печати, а также размещать разные типы материалов в одной детали.

Чтобы узнать больше, посмотрите наше руководство по материалам 3D-печати.

Какой лучший тип 3D-печати для медицинского использования?

Медицинские импланты требуют продвинутых материалов вроде нержавеющей стали или титана. Таким образом, порошковая 3D-технология вроде DMLS лучше всего подходит для этих приложений.

Какой лучший тип 3D-печати для строительства?

3D-печать в строительной отрасли все еще в зачаточном состоянии. Однако крупные 3D-принтеры успешно используют технологию, похожую на ту, что в FDM-принтерах, для печати бетонных структур. Это работает путем печати слоев бетона друг на друге для построения структуры с нуля.

Какой лучший тип 3D-печати для образования?

FDM-принтеры идеальны для образовательных целей. Это потому, что их механика легко наблюдать и понять. Кроме того, они дешевы в эксплуатации, и сырье тоже дешево.

Какой лучший тип 3D-печати для архитектуры?

Архитектурные фирмы используют 3D-принтеры для печати масштабных моделей своих дизайнов, и они обычно считают SLS наиболее подходящим типом 3D-печати. Это связано с большими доступными объемами печати и способностью SLS строить детали с исключительной детализацией.

Часто задаваемые вопросы о типах 3D-печати

Сколько стоит 3D-принтер?

Существует множество разных типов 3D-принтеров на рынке. Таким образом, 3D-принтер может стоить от $150 для начального FDM-принтера. Стоимость продвинутых DMLS-машин начинается около $250,000. 3D-принтеры можно купить непосредственно у поставщиков или на сторонних веб-сайтах вроде Amazon.

Можно ли начать бизнес с 3D-принтером?

Да, однако барьер входа низок, поэтому рынок может быть насыщен подобными людьми. Однако использование последних методов 3D-печати и поставка нишевого рынка — хорошее место для старта.

Является ли 3D-печать прибыльным бизнесом?

Да, особенно если предлагаются продвинутые сервисы 3D-печати и материалы.

Сколько можно заработать на 3D-печати?

Это полностью зависит от предлагаемых продуктов и сервисов. Цена напечатанных товаров может варьироваться от нескольких центов для пластиковых безделушек до тысяч долларов для продвинутых металлических деталей.

Резюме

Эта статья предоставила обзор 8 различных технологий 3D-печати, их применений и их сильных сторон.

Многие из этих процессов и другие доступны на кончиках ваших пальцев через Xometry Instant Quoting Engine®. Все, что вам нужно сделать — загрузить ваш 3D CAD-файл, такой как STL, и настроить вашу котировку из опций, чтобы получить мгновенные цены и сроки исполнения. Попробуйте сегодня и получите свою мгновенную котировку!

Отказ от ответственности

Контент, появляющийся на этой веб-странице, предназначен только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений или гарантий любого рода, будь то выраженные или подразумеваемые, касательно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, специфические дизайнерские особенности, качество и типы материалов или процессов не должны выводиться как представление того, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, ищущие котировки для деталей, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Обратитесь к нашим условиям для получения дополнительной информации.

Kat de Naoum

Kat de Naoum — писатель, автор, редактор и специалист по контенту из Великобритании с 20+ летним опытом письма. У Kat есть опыт написания для различных производственных и технических организаций, и она любит мир инженерии. Помимо письма, Kat была паралигалом почти 10 лет, семь из которых в судостроительном финансировании. Она писала для многих публикаций, как печатных, так и онлайн. У Kat BA в английской литературе и философии, и MA в творческом письме от Университета Кингстон.

Читайте больше статей от Kat de Naoum