小竞 (编辑)
当3d打印首次开发出来时，它看起来就像科幻电影中的东西。实际上，这个过程并不太复杂，尽管结果可能令人着迷。曾经被看作是一种新奇玩意的东西很快就变得流行起来，拥有大量的应用和潜在用途。但是，什么是3d打印，它又是如何工作的？我们在这篇文章中回答了这些问题。
什么是3d打印？
从一个非常基本的层面上来说，3d打印类似于传统的打印方法，只是它用于创建3d物体而不是在纸上打印墨水。然而，这个描述还是相当模糊，所以让我们仔细看一下。
3d打印也被称为增材制造，因为产品是通过许多打印的层次慢慢地建造起来的（因此是“增材”）。你可以将其想象为创建几层蛋糕，然后将它们堆叠在一起以创建成品。最初，它主要用于快速原型制作，但现在已经开始制造最终产品。其主要优点是能够比传统方法更快、更便宜地创建复杂的产品。在许多方面，我们还没有完全达到那个阶段，因为3d打印在大规模生产方面仍然太慢。然而，它在产品设计方面的应用已经显而易见。
3d打印的工作原理是什么？
根据产品规格和应用需求使用不同的技术。
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有许多不同种类的3d打印，但每种的一般步骤都是相同的。它们包括：
- 使用cad（计算机辅助工程）软件生成3d模型。
- 将cad模型转换成stl（标准三角剖分语言）格式。该模型还被切片成多个层次，以便3d打印机知道如何精确地堆叠材料来创建每个层次。
- 将stl文件传输给负责3d打印机的计算机，并提供方向和所需尺寸等详细信息。
- 设置要使用的3d打印机。
- 开始打印并监控整个过程。
- 在完成后从打印机上取下物体。
- 进行任何所需的后处理任务，例如洗去物体上的支撑材料，或者刷去任何多余的材料，例如用于创建产品的粉末。
我们可以使用各种cad程序来生成模型，但它们的功能大致相同。主要区别在于3d打印机如何工作以创建这些层次。在下表中描述了所使用的技术及其应用。
使用的技术
| 技术 | 解释 | 用途 |
|---|---|---|
| 粉末床熔融（pbf） | 将热能应用于粉末以熔融特定区域。pbf包括选择性激光熔化（slm）和电子束熔化（elm）。 | 主要用于金属，但有时也用于聚合物、塑料和复合材料。高精度制造。 |
| 选择性激光烧结（sls） | 类似于pbf，但使用激光烧结粉末而不是熔化。 | 大多用于聚合物，但有时也用于金属。低精度制造。 |
| 数字光处理（dlp） | 使用微镜反射紫外光到光敏树脂上，逐像素地固化并形成层。 | 用于具有光滑表面的高分辨率物体，例如原型制作、珠宝、消费品和牙科设备。 |
| 光固化成型（sla） | 仍然使用光敏树脂，但打印平台降低到液体中，紫外激光固化部分。必须进行后处理。 | 类似于dlp。 |
| 粘结喷射 | 将粘结剂沉积到粉末层上，使材料固化。后处理过程中会刷掉多余的粉末，可能会进行固化。 | 汽车工业、航空航天、建筑、原型制作和消费品。 |
| 材料喷射 | 打印头沉积液态材料层，类似于传统印刷。层被创建时固化，支撑结构在之后被移除。 | 原型制作、医疗行业和建筑。 |
| 熔融沉积建模（fdm） | 热塑性丝材料被熔化然后沉积。支撑结构在后处理中被移除。 | 廉价原型、工具、制造和工程。 |
| 片层堆叠 | 在层状物体制造（lom）中，薄薄的材料片被送入打印机，精确切割。然后使用粘合剂将它们粘合在一起，并去除多余的材料。在超声波增材制造（uam）中，金属箔层使用超声波振动粘结，然后进行修剪。 | lom用于大型原型制作，uam用于生产强度高的金属零部件，例如飞机和车辆。 |
| 直接能量沉积（ded） | 线材或粉末被熔化然后沉积。 | 航空航天零部件。 |
未来将如何使用3d打印技术？
目前，3d打印技术主要用于快速和廉价原型制作，而不是最终产品制造。然而，该技术正在迅速发展，并在全球范围内进行测试，因此我们很可能在不久的将来看到它在越来越多的行业中的应用。诸如打印食物、鞋子、药品以及组织甚至整个器官等发展，可能看起来不切实际，但它们是非常有可能实现的。目前阻止这些产品上市的主要问题是打印时间目前过慢，无法在大规模上实现。
总结
总而言之，3d打印是一种非常令人兴奋的制造技术，将几乎所有行业都打乱。通过逐层重建3d模型，3d打印有潜力比传统制造方法更快、更便宜地生产精确详细的产品。3d打印通过不同的技术将材料沉积到打印平台上。这些技术包括熔融沉积建模（fdm）、粉床熔融（pbf）、光固化（sla）和数字光处理（dlp）。目前，3d打印主要用于产品测试，随着打印时间的改进和缩短，将能够创造大量的产品。从消费品和医疗保健产品到车辆零件、飞机材料甚至器官和组织。如果它可以想象成一个产品，有很大的可能性我们将来会看到它被3d打印机生产。
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