如何选择正确的3D打印方式

2020-10-22 14:30:12 anet 0

  如何选择正确的3D打印机打印方式?为特定应用选择最佳3D打印方式可能很困难。通常有不止一种工艺是合适的,并且每种工艺都有不同的好处,例如更高的尺寸精度,优异的材料性能或更好的表面光洁度。

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  因此,我们准备了通用准则,以帮助您选择正确的3D打印方式。

  通常,您始终需要考虑三个主要方面:

  1. 所需的材料特性:强度,硬度,冲击强度等

  2. 功能和视觉设计要求:光滑的表面,强度,耐热性等

  3. 3D打印3D打印方式的功能:准确性,可用打印量,层高等。

3D打印是什么

  3D打印或增材制造是一个涵盖多个3D打印方式的总称。每个3D打印方式都有其优点和局限性,并且每种方法都比其他方法更适合某些应用程序。

  在本文中,我们提供了几种易于使用的工具,可帮助您选择适合您需要的正确3D打印方式。

  我们从三个不同角度进行了工艺选择:

  1. 所需材料

  2. 终端部件的特征(物理或视觉)已经定义

  3. 需要某些3D打印方式功能(准确性,构建大小等)

  为了使本文中的信息对读者有用,并在不断发展的3D打印领域中始终与之相关,我们引入了一些高级概括,并将在必要时在每节中进行讨论。

通过材料选择3D打印方式

  3D打印机耗材通常以细丝,粉末或树脂形式出现(取决于所使用的3D打印3D打印方式)。聚合物(塑料)和金属是3D打印的两个主要材料组,同时还可以使用其他材料(例如陶瓷或复合材料)。聚合物可以进一步分解为热塑性塑料和热固性材料。

  如果所需材料已知,则选择3D打印方式相对容易,因为只有少数技术使用相同的材料生产零件。在这些情况下,选择3D打印方式通常成为成本与性能的比较。

  1. 热塑性塑料:

      热塑性塑料最适合功能性应用,包括最终用途零件和功能性原型的制造。

      它们具有良好的机械性能,并具有很高的冲击,耐磨性和耐化学性。它们也可以填充碳,玻璃或其他添加剂以增强其物理性能。3D打印工程热塑性塑料(例如尼龙,PEI和ASA)被广泛用于生产工业应用的最终用途零件。

      SLS零件具有更好的机械和物理性能以及更高的尺寸精度,但是FDM更经济并且交货期更短。

  2. 热固性(树脂):

      热固性材料(树脂)更适合美学要求很高的应用,因为它们可以生产出具有光滑注射样表面和精细细节的零件。

      通常,它们具有高的刚度,但比热塑性塑料更脆,因此它们不适合功能性应用。可以提供特殊的树脂,这些树脂是专为工程应用(模仿ABS和PP的特性)或牙科插入物和植入物而设计的。

      材料喷射生产的零件具有出色的尺寸精度和通常更光滑的表面,但成本高于SLA / DLP。两种方法都使用类似的可光固化丙烯酸基树脂。

  3. 金属:

      金属3D打印零件具有出色的机械性能,并且可以在高温下运行。3D打印的自由格式功能使其非常适合航空航天和医疗行业的轻型应用。

  4. 其他材质:

      其他材料也可以进行3D打印,但由于其应用受到限制,因此并未得到广泛使用。

根据用途选择3D打印方式

  在选择3D打印方式的早期确定重要的设计考虑因素是功能还是外观是很重要的。这将有助于选择最合适的3D打印方式。

  根据经验,热塑性聚合物零件更适合功能性应用,而热固性塑料最适合视觉外观。

一.功能性

  在设计会干扰其他组件的零件或原型时,定义必要的公差水平很重要。根据经验,选择尺寸精度更高的工艺会增加成本。另一种选择是在3D打印后用关键尺寸或小细节完成特征(例如,通过钻孔或攻丝)。

  零件的整体强度取决于不同的机械和物理性能。为了简化选择,可以将材料的抗拉强度用作指导。当需要高强度和刚度时,用连续碳纤维增强的金属3D打印或FDM打印是最佳解决方案。

  工程3D打印材料具有特殊性能,例如耐热性,阻燃性,耐化学性或经认证具有生物相容性或食品安全性。

  柔韧性可以定义为高断裂伸长率(其中TPU等热塑性塑料可用于SLS和FDM),或低硬度(可将具有橡胶感的材料用于SLA / DLP和材料喷射)。

二.外观

  1. SLA / DLP和材料喷射都能生产出具有光滑,注塑模样表面光洁度的零件。这两个3D打印方式之间的主要区别(除了成本)是材料喷射中的支撑是可溶的,而在SLA / DLP中,支撑需要在打印后手动去除,在表面上留下小的痕迹需要进行后处理(磨砂或抛光)。

  2. 材料喷射产生完全透明的零件,而SLA / DLP零件则打印为半透明的,并且可以进行后处理以达到几乎100%的光学透明性。

  3. 份具有特殊纹理,诸如木材状或类金属面漆。橡胶状部件较软(肖氏硬度<70A),可以弯曲和压缩,但不能提供真正的橡胶性能。

  4. 材料喷射和活页夹喷射是目前唯一提供全色打印功能的3D打印3D打印方式。材料喷射具有优势,因为它为材料提供了更好的物理性能以及多种材料的功能。另一种选择是在打印后对模型上底漆和上漆,或者使用具有双重挤出功能的FDM打印机(仅适用于两种颜色)。

通过制造能力选择3D打印方法

  在完成模型设计后,每种3D打印技术的功能通常会在3D打印方式选择中起主要作用。

  全面了解每个3D打印方式的基本机制很重要,以充分了解它们的主要优点和局限性。

  以下是一些方便的规则,可帮助您解释数据:

  1. 尺寸精度与每个3D打印方式可以达到的详细程度以及每个3D打印机的内置质量有关。具有较高准确性的3D打印方式通常可以创建具有更精细特征的零件。工业级机器比台式打印机具有更高的准确性和可重复性。

  2. 所述构建尺寸确定一个打印机可以产生部分的最大尺寸。对于超出典型构建尺寸的组件,请考虑迁移到替代技术,或将零件拆分为多个组件,以便以后组装。

  3. 有必要支持结构决定了设计自由度的水平。不需要诸如SLS之类的支持或诸如材料喷射或双挤出FDM(工业或台式机)之类的可溶解支持的3D打印方式具有较少的限制,并且可以更轻松地生成自由形式的结构。

一、层高

  选择技术时要考虑的另一个重要方面是层高的影响。

  由于3D打印的累加性,层高决定了被打印表面的平滑度以及打印机可以产生的最小特征尺寸(沿z方向)。使用较小的层高还会使楼梯的踩踏效果不太明显,并有助于产生更精确的曲面。

二、经验法则

  1. 在选择3D打印方式的早期确定功能或外观是否是第一要务。

  2. 当一个以上的3D打印方式可以用相同的材料生产零件时,选择3D打印方式就变成了成本与性能的比较。

  3. 对于功能性聚合物零件,相对于热固性塑料,更优选热塑性塑料(SLS或FDM)。

  4. 对于视觉外观和美观,热固性塑料(SLA / DLP或材料喷射)是最佳选择。

  5. 对于金属零件,选择DMLS / SLM用于高性能应用。

  6. 对于金属或塑料制的功能部件,还应考虑进行CNC加工。

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