选择3D打印机的技巧

作者:莱斯利·朗瑙，执行主编

快速原型技术正在快速压缩产品开发
周期。一家航空零部件制造商表示，得益于这些技术，一个喷气发动机叶片的研发只需一个月，而不是九个月;一家电子产品制造商报告说，设计电力系统所需的时间减少了40%;一般制造商声称，他们在模具成本上至少节省了45%。这些只是今天出现的数千个例子中的一小部分。虽然有许多快速原型系统可用，但最便宜的系统是3D打印机。你可以花大约2万美元或更少的钱购买
3D打印机可以把你的CAD设计变成三维物体
过夜。

然而，与大多数人的想法相反，决定你选择3D打印系统的因素并不是成本。相反，您的选择将取决于您对模型的目标;你是在检查形状、合身度、感觉或功能，还是这些特征的某种组合?Stratasys公司副总裁兼总经理Jon Cobb说:“你计划用你的模型做什么?伊甸草原，明尼苏达州，“will dictate the type of material you select, which will influence the type of 3D printing system you need. If the model will only be viewed, you do not need a material that offers durability. For example, say you’re using a model to determine fit, such as whether a printed circuit board will fit into a cell phone shell. This goal will influence your material selection, which influences the choice of printing system.”

基于Objet突破性的PolyJet Matrix™技术，Connex500同时打印了两种FullCure模型材料，并创建了21种数字材料。它还可以从原始的七种FullCure模型材料中打印单个材料。

一般来说，3D打印系统会让你:

- - - - - -分析形式:模型在多维现实中看起来如何;它是否
满足客户所期望的“外观”。
- - - - - -分析适合:零件如何配合。
- - - - - -分析认为:成品在你手中的感觉。
- - - - - -分析功能:一些3D打印机系统的最新进展使用了可以让测试模型获得最终产品性能如何的可靠数据的材料
期望或需要的功能和任务。“如果你使用的材料与你的零件所需的最终性能足够接近，那么你就可以执行功能
马萨诸塞州比勒利卡市Objet Geometries有限公司高级应用工程师Neil Ranney说。或者，你可以处理打印的部分，例如涂上一层树脂，使其具有类似于成品部分所需的性能，如刚度和强度。
- - - - - -控制设计修改的成本，验证设计:设计经历变化是不可避免的。但总的来说，3d打印系统有助于管理迭代设计的成本，因为它们是获得模型的最快、成本最低的方法之一。z公司产品经理Dave Tedder指出:“使用传统的建模方法。他住在马萨诸塞州伯灵顿。，manufacturers must often
在制作模型之前，投资开发工具和夹具。”另外,
打印机可以帮助您以最直观的方式呈现您的设计
一个物理三维模型，提高客户的响应能力和
决策。“工程师们在打印出设计后会对他们的设计充满信心
让它通过一个快速的原型制作过程，”特德说。“这些系统让你知道你是否有一个可生产的模型;符合…要求的
客户。”

ProJet™HD3000 3D生产系统，来自3D系统，是一种新的，专业的，高清3D打印机。它为延长无人值守的生产运行提供了大的构建量和部件堆叠和嵌套功能。该公司的VisiJet®材料产品组合，包括直接投资浇注材料，可与新型打印机配合使用。

- - - - - -更快的反馈:打印机可以在几小时或一天内打印出你的模型
在其复杂性上，与合同服务的一周或更长时间相比。“3d打印机帮助建模过程从服务部门转移到个人工程师手中，”Tedder继续说道。
- - - - - -生产生产优质产品:也被称为“数字化制造”，一些打印系统提供了生产数千个塑料零件的能力，而不仅仅是检查。
- - - - - -在你的办公桌上创建零件:有几个系统足够小，而且环保
友好到可以在办公室操作，而不是在工厂的地板上。
- - - - - -消除有害物质:与其他原型技术相比，3D打印通常会消除一些立体光刻机中使用的有毒化学物质。
- - - - - -减少后续流程:用3D打印系统制造的产品通常比用更复杂的原型技术制造的部件需要更少的后处理步骤。“那些额外的工序，比如加热、固化、刷掉和渗透，”科布说，“通常不适合办公环境。”此外，塑料工艺可以让你制造出不可能成型的零件。每个3D打印机制造商都擅长影响最终模型的技术或功能。另一方面，虽然3D打印可以被视为注塑成型的替代品，但在某些情况下，打印并不比注塑成型具有成本优势。服务局或3D打印机制造商可以提供指导。此外，当你有多个目标，或模型必须满足多个
根据标准，服务局可能是更好的选择。

流行的印刷工艺
这些系统的特征之一通常是判断对象的表面光洁度或特征细节，也称为保真度。“例如，”Cobb指出，“粉末技术会产生与挤压技术不同的外观模型，以及所有其他打印方法。”

有一段时间，喷墨打印是第一个也是唯一的3D打印技术。在
在过去的20年里，制造商开发了其他被归类为3D打印的工艺。其中包括光敏聚合物、融合沉积模型和最新的薄膜层沉积和薄膜转移成像。

喷墨印刷多年来经历了几次变化。通常情况下，一层细粉末，如石膏、玉米淀粉或树脂，通过从喷墨打印头“打印”粘合剂，以CAD文件确定的横截面形状进行选择性粘合。

南卡罗来纳州洛克希尔的3D系统公司有三种打印技术，其中一种是基于喷墨技术。公司总裁兼首席执行官Abe Reichental表示:“我们与施乐公司(Xerox Corp.)达成了独家协议，并对他们的一台专有喷墨打印机进行了改装，将热熔的塑料代替墨水通过数百个微型喷墨喷射到构建平台上。但我们也加入了相变元素;该系统将材料从固体变成液体，然后喷射到
平台。然后用紫外光将材料硬化固化。我们的相变
塑料材质给了我们极高的精度和不同的使用纬度
机器内部的化学物质，包括可用于
在熔模铸造或微铸造应用中的牺牲图案。”

另一家喷墨式打印机制造商是ZCorp.。这些系统在床上撒上一层又一层的粉末，用粘合剂固化，或者“打印”那些相关的区域
对模型。粉末是最终部分的99%。“我们有选择地
在粉末上打印，”特德说。“这些罐子并不是真正的墨水，而是粘合剂。该系统将粘合剂涂抹在粉末的特定区域，以创建部件。”这个过程很快，因为它发生在一个很广的区域。此外，您可以通过在大型打印床上的排列同时打印多个部件。

Z-Corp。使用现成的工业级HP打印头与多个喷嘴。
在行业内，每个公司使用不同的打印头，每个由不同数量的喷嘴组成。

该公司还提供多种粉末/粘合剂/渗透系统。这些包括
用于打印坚固、高清晰度部件的复合材料;熔模铸造材料
用于快速零件制造，也可以蘸蜡生产熔模铸造图案;和直接铸造材料的砂型铸造模具为有色金属。打印模型可以打磨、钻孔、攻丝、涂漆和电镀。

打印颜色的能力是Z-Corp的另一个特点。一个打印头就是
专用于透明粘合剂，而其他沉积青色，品红，和黄色
绑定。

在一个感光性树脂系统，机器输送液体，通常是某种类型的
光敏聚合物通过喷墨式打印头。紫外线灯，可安装
在打印头，固化每一层，因为它是沉积。许多这样的系统使用
大的打印头，以覆盖广阔的区域。

Objet Geometries使用光聚合物，但他们的系统沉积这些材料
和其他系统有点不同。Objet Geometries的系统之一使用了同步喷射，他们称之为多射流矩阵。

Dimension 3D打印机在帮助netec设计集团(NASA的主承包商)的工程师打印奋进号飞船损坏情况的3D模型方面发挥了重要作用。该模型提供了瓦片的可视化表示，并用于评估航天飞机热保护系统的损坏。

“模型材料从半透明到刚性，坚硬的不透明材料。它们有多种颜色可供选择，柔性树脂提供不同范围的灵活性。兰尼说:“我们的技术可以同时喷射两种模型材料。”
“这两种材料创造了第三种组合材料，我们称之为数字材料，因为机器可以实时生成它们。这就像用刚性材料和弹性材料制成复合材料。柔韧的树脂可以通过灵活的动作给模特一种更坚韧的感觉。”每种复合数字材料都提供特定的抗拉强度、断裂伸长率，甚至肖氏A柔韧性值。

树脂没有在打印头内混合。相反，一个接一个的打印头打印出一种树脂，然后另一种。当树脂到达构建平台时，它们开始混合，形成第三种材料。这样的安排
适合需要刚性和柔性塑料的部件，并允许您拆卸
一些构建过程的步骤，例如打印，然后粘合几块
在一起。您可以将3D数据加载到系统中，并将不同的材料分配给
部分。双喷射工艺可以以多种方式组合材料，从而实现
同时使用两种不同的刚性材料，两种柔性材料，一种
每种类型，与透明材料的任意组合，或同一材料的两个喷流。

这个想法是让模型更接近最终生产部分的感觉。“每种材料都有工程师可以选择的机械性能，”兰尼继续说。“例如，蓝色材料可能具有更高的热变形能力。白色的材料可能被证明是最防潮的。”材料有不同颜色，便于识别机械性能。

系统使用八个打印头来获得所需的分辨率。四个喷咀
处理支撑材料，两个打印头处理一个模型材料，还有两个
其他打印头处理其他模型材料。Objet提供了关于多个组合产生的各种属性的信息的数据表。一个
凝胶状材料支持复杂的几何形状，可以通过手工或水射流工艺轻松去除。

在熔融沉积模型(FDM)在印刷系统中，一颗塑料珠从喷嘴中挤出来，一行一行地形成一个零件。DimensionPrinting Systems, Eden Prairie, MN，使用挤出技术，采用ABS塑料长丝，并将其逐层沉积。软件会自动绘制精确的沉积图
路径。塑料被送入挤压头，加热至半液态，精确沉积成0.010英寸(0.254毫米)厚的层。通常不需要后期处理。

Dimension使用了一个专有程序，可以在模型中添加所需的任何支持结构。您可以对模型进行排队，在完成第一个模型后取出它，然后系统开始队列中的下一个模型。支撑结构要么脱落，要么溶解在温暖的溶液中。

塑料材料以灯丝串的形式装在盒式磁带中。的
材料被挤出的尺寸大约是人类头发的宽度
打印出来。原型室设置在90华氏度左右，使材料在沉积后几乎立即融合。其中一个系统的典型模型的强度约为注射成型部件ABS塑料的85%。

最近，打印机制造商已经开始提供新的打印技术。例如，3D系统公司最近推出了一种使用胶片转移成像的系统
(FTI)，可以在其VFlash桌面建模器中找到。在胶片转移成像中，不薄
材料层被分配到一个往复的膜车。马车,
看起来像一个超大的相机胶片卡带，往复运动
类似于照相机中的胶卷。在每一次往复运动中，弹壳
将一个新的材料层带到构建表面上，然后用它成像
紫外线闪光摄影，一次一层。

3D打印机，比如Z-Corp公司的。，will let you see in three dimensions the results of analyses, or allow you to model internal structures in designs.

决议
你会听到“分辨率”这个词用来描述可能的细节
这些印刷系统。然而，每个印刷制造商都定义了分辨率
不同。在某些情况下，它被定义为厚度层，通常为100微米(0.1毫米)。

其他系统使用点每英寸(dpi)来描述X-Y分辨率。这一项会
描述一台打印机或碳粉机在一英寸(2.54厘米)的线性空间内可以产生的单个墨水点的数量。大多数系统都是高质量的
激光打印机。“点”的直径约为50至100微米(0.05至0.1毫米)。

总之，每个3D打印系统处理特定的建模需求。您的选择取决于您的模型的目标。

：：设计世界::

---

了下:3D打印•增材制造•立体平版印刷，数字制造

---