【译】3D打印：介绍

原文地址：（需要翻墙）https://ordina-jworks.github.io/iot/2018/09/28/3D-Printing-Intro.html
文章发表日期：2018-09-28
第一次尝试翻译这么一篇大且长的文章，如果读着感觉不太通常或者有错误的地方，请多包涵..

介绍

3D打印是一个长期被炒作的术语。这种技术本质上不是新技术，但现在比以往任何时候都更好，每个人都可以使用。今天，我们将深入探讨3D打印的世界，以及它在未来几年为我们和全世界带来的真正体验。

什么是 3D 打印

基本上3D打印可以描述为：通过使用3D打印机使用3D建模技术建好的物品。它提供了一种快速原型制作的新方法，无需制造非常昂贵的模具或模板。

长期以来，它一直被下面这些大的领域（big thing）所炒作：

日常使用：重新创建物体，更换破损的部件
医疗用途：创造适合患者的特定支管或假体
武器：在新闻中，3D打印一支可以通过金属探测器的枪，并且没有向当局登记

尽管3D打印改变了原型设计的工作原理，但存在许多误解：

3D打印速度慢，速度很慢
- 因此无法用于创建同一对象的批次
有限的可用材料（供业余爱好使用）
3D打印部件坚固但不如模塑或铸造部件（主要用于塑料）强

3D 打印的类型

3D打印不是一种技术，有多种不同的方法可以创建3D打印。其中，创建打印的方法取决于所使用的技术。

不同的技术使用不同的方法和材料，每种都有其独特的优点和缺点。

其中一些方法包括（但不限于）：

熔融沉积建模（FDM）
立体光刻（SLA）
数字光处理（DLP）
蒙面立体光刻（MSLA）
直接金属激光烧结（DMLS）
选择性激光熔化（SLM）
电子束熔炼（EBM）

下面我们将详细介绍一些更常用的类型：

FDM
SLA，DLP和MSLA
SLS和SLM

1. FDM：熔融沉积建模

与Fused Deposition Modeling所述印刷模型是通过熔融的化合物创建（这是大多PLA / ABS / PETG）和跟踪由层模型层，每一层增厚模型作为模型上的打印机沉积更多的材料。

在上图中，可以看到FDM打印机的所有主要部件。喷嘴在Z轴上移动，并且构建板通过步进电机在X / Y轴上移动，步进电机控制运动直到十分之一甚至二十分之一毫米。将一卷材料送入喷嘴，使其熔化并通过使用挤出轮/步进电机将其沉积到模型上。

FDM打印机既可以随时使用，也可以作为需要组装的套件，这些也是市场上最实惠的打印机类型。您可以随时扩展打印机，甚至可以打印更换损坏的组件。

2. SLA和DLP：立体光刻和数字光处理

这种类型的打印机通过使用激光或投影图像来固化UV反应性树脂。

使用Stereolithography强大的紫外激光逐层追踪物体，就像FDM打印机一样，但它本身不会沉积材料，而是在激光点处固化罐中的树脂。由于SLA使用由镜子移动的激光器，因此它具有非常高的分辨率，缺点是它与FDM打印机一样慢，因为需要跟踪每一层。

使用Digital Light ProcessingUV投影仪时，它会同时投影整个图层，这会导致对象的可打印分辨率降低，但由于整个图层一次打印，因此速度显着提高，无需跟踪整个图层。 Masked SLA是一种更便宜的DLP方法，其中基于LCD的光掩模用于UV-LED阵列而不是基于UV的投影仪。（这里看不懂..大家看图感受下吧..）

上面的图像显示了这两种（三种）方法之间的明显差异。与DLP或MSLA方法相比，SLA方法具有更好的质量。

3. DMLS和SLM：直接金属激光烧结和选择性激光熔化

Direct Metal Laser Sintering和Selective Laser Melting是3D打印的两种更工业化的方法。顾名思义，它们用于金属中的3D打印对象。两种方法的主要程序类似。移动臂将金属颗粒推过打印区域，之后强大的激光将跟踪被打印物体的当前层。这会将颗粒融合在一起，也是两种方法之间存在最大差异的地方。一旦当前层完成，臂再次来回移动，带来一层新的金属颗粒。

使用DMLS，颗粒被烧结在一起，但是金属本身没有完全熔化，没有流动。当使用SLM时，金属颗粒实际上是完全熔化的，并且它们更加牢固地融合在一起，形成了极其坚固的物体！

使用这些方法创建的对象没有内部压力和缺陷，这些压力和缺陷是常见的，并且很难通过其他生产方法来预防这些部件也可以作为一个整体进行印刷，而不需要组装不同的部件，这进一步降低了组装过程中出现故障或错误的可能性。然而，从字面上看，这需要很高的成本，因为这些方法非常昂贵并且需要最先进的设备！由于这种高成本，它们被用于容错性非常低的行业，例如航空航天。

不同的印刷材料

正如您在上一节中可能已经注意到的那样，不同的打印方法需要不同的打印材在下面的部分中，我们将详细介绍这些材料。

1. 聚合物/塑料

FDM和DLP打印机需要基于聚合物的材料。这些是塑料或类似塑料的材料，易于打印。

PLA（聚乳酸）：

生物可降解的
熔化（印刷）温度：170⇔230°C
可用于打印医疗用品
许多颜色可用+在黑暗中发光
不是UV稳定的
不能承受高温，不要把它留在车内的阳光下！

ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）：

不可生物降解
熔化（印刷）温度：220⇔260°C
提供多种颜色+半透明
紫外半稳定
可以承受比PLA更高的温度！
由于烟雾有毒，因此比PLA更难打印并需要排气！

PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯）：

不可生物降解
结合最好的PLA和ABS
熔化（印刷）温度：220⇔250°C
提供多种颜色+半透明
紫外半稳定
可以承受比PLA更高的温度！
没有有毒烟雾，无味

这三种材料通常用于FDM打印机。最安全的是PLA，它是完全可生物降解的（长时间使用），它也是最容易印刷的材料。ABS更坚固但不可生物降解，在印刷时会产生有毒烟雾，在印刷过程中也需要非常精确的冷却，否则印刷会翘曲，层会分离，破坏印刷品。PETG则两全其美，它比PLA强，不产生有毒烟雾。有更多的材料可供选择，通常具有非常特殊的特性，使其更像橡胶，更灵活，在黑暗中发光，......所有这些不同的材料需要不同的打印设置，有些可能很难做到正确，实验是关键！还存在一些可用于医学背景的材料，

DLP材料：

经历光聚合的液态聚合物，意味着其通过暴露于UV光而固化/硬化。
有许多不同类型的树脂可供选择
- 可生物降解的⇔不可生物降解
- 灵活⇔坚固
- 聚合物⇔陶瓷
- 低温⇔高温
还有可用常规“日光”固化的树脂，不需要特殊的紫外线灯来固化印刷物

2. 金属

目前，金属印刷不仅适用于普通人，也有一些较大的公司/行业已经在使用能够印刷金属的3D打印机。并非所有方法都可以打印所有金属材料，有些像SLM一样受限于它可以“打印”的金属。

大多数印刷金属：

钛
铝
钴铬合金
金
银
铜
Bras（合金）

如今航空航天工业印刷火箭及其发动机的外部和内部部件，这些物体更坚固，内部缺陷和应力更小。医疗行业还可以在钛中打印患者特定的假体，以便在受伤后更好地恢复患者。

3. 混凝土/CONSTRUCTION

近年来，混凝土印刷引起了一些关注，人们正在试验它。它有一些很好的优点：

允许更便宜的小型建筑物建设
施工更快
发展中国家的小面积小型住宅 - 或者 - 在发生自然灾害之后

4. 食物

食品印刷长期以来一直是炒作。烹饪专家一直在试验这个概念，但也有像宇航员这样的公司为宇航员。

巧克力和面团等简单物品已经可以3D打印，基于FDM方法，可食用物体逐层打印。有“机器人”可以打印更复杂的项目，但这些不是真正的3D打印机和更自动化的装配机，3D打印和装配之间的界限可能会变得有点模糊。目前还不能用原料基础成分打印全部食物。随着时间的推移，这无疑将得到进一步发展。

3D 打印入门

开始使用3D打印并不容易，这可能非常令人生畏。您需要考虑很多事情

由于它仍然相对昂贵，你想问自己这些问题：

我想要什么类型的3D打印？
什么是最好的（价格/质量）打印机？
我会用它来证明购买的合理性吗？
您也可以在线订购印刷模型！

把事情做对很难：

打印机校准
模型切片和打印设置

⇒3D打印仍然是一个密集的试错过程！只有你愿意投入必要的时间才能开始。如果一开始你没有成功，请一次又一次地尝试！

值得庆幸的是，在线爱好社区非常庞大，通常非常有帮助。您需要为对象建模或从“制造商”网站下载。您需要使用特定打印机的设置对模型进行切片，并根据所需的质量和速度调整这些设置。

(这里作者推荐了一些在线的资源&建模工具&制造商网站，这里省略了...能翻墙的小伙伴在文章顶部戳过去找找吧）

未来

未来是现在！

3D打印机正在以极快的速度发展，新的打印机型号几乎每周都会上市。中国公司正在生产高质量的打印机，生产质量也在不断提高。

未来将带来更多：

打印机更好
更好的分辨率
更低的花费
降低维护
越来越多的多功能材料
每个家庭都有3D打印机？
自己修理⇔扔掉破碎的东西，打破...

按照惯例黏一个尾巴：

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