Jusheng

Desde el momentoTecnología de impresión 3Dfue inventado, ha cambiado el proceso de fabricación tradicional. Tiene la capacidad de imprimir prototipos parciales y modelos físicos rápidamente y comprimir el tiempo de desarrollo de productos. El principio de esta tecnología es construir material de material por capa desde archivos de computadora para eventualmente producir objetos tridimensionales visibles y tangibles. Las personas generalmente están desconcertadas al saber cómo se hace paso a paso. A continuación, describiremos su operación real, formas típicas y escenarios de aplicación reales.

¿Qué es la impresión 3D?

La magia de impresión 3D radica en cortar modelos de computadora en cientos de capas de sección transversal y formación sólida mediante la construcción de materiales. ¡Es solo un golpe de reducción de dimensiones para la industria manufacturera!Procesamiento tradicionalA veces implica cortar toda la materia prima, lo que resulta en hasta un 80% de residuos, mientras que 3Dprinting ahorra directamente el costo de desarrollo del moho. ¡Es muy simple de lograr con una sola máquina, y la tasa de utilización del material ha aumentado al 95%!

¿Qué crees que es el más perjudicial? La fabricación de sustractivos convencionales requiere varias semanas para adaptar piezas, pero ahora cargar archivos CAD es suficiente, y se puede tener en la mano durante 48 horas. La solución de servicios de impresión 3D puede lograrlo efectivamente.

¿Qué necesitamos saber sobre la historia de la impresión 3D?

¡La historia de la impresión 3D no es tan antigua como puedes imaginar!

Concibieron este concepto al final de la Segunda Guerra Mundial, ¡pero les llevó hasta 1980 implementarlo! Fue entonces cuando el científico japonés Dr. Hideo Kodama inventó el prototipo deprototipos rápidosTecnología, que sorprendió a la comunidad manufacturera.

Pero en 1986, había un estadounidense llamado Charles Hull que inventó la tecnología de litografía tridimensional capaz de objetos tridimensionales fresados a través de la resina líquida y la luz ultravioleta. En sus talones, dos profesores de la Universidad de Texas encontraron un nuevo truco al crear una tecnología que utiliza la sinterización láser para el polvo de material sinter, que se usa comúnmente en la industria hoy como el proceso SLS.

A fines de la década de 1990, las computadoras personales comenzaron a ir a la corriente principal, el software de diseño se volvió fácil de usar y los entornos de código abierto se volvieron animados. Los ingenieros obligatorios a hacer impresoras 3D pequeñas a las mismas dimensiones que los dispositivos de impresión de jet de tinta estándar, ya que el software de diseño 3D comenzó a aparecer en los campus universitarios.

En 2006, las impresoras 3D de escritorio estuvieron disponibles oficialmente para los consumidores, con precios que cayeron de decenas de miles de dólares al rango de dos mil dólares.

El Covid-19 ha sido involuntariamente un impulso para el avance de la tecnología. En 2020, mientras los hospitales de todo el mundo corrían para obtener accesorios de ventilador, los ingenieros usaron impresoras 3D para imprimir horas extras para entregar las piezas durante la noche, y algunas de ellas incluso utilizaron impresoras 3D para imprimir escudos de cara protectores transparentes. Esto insta directamente al proceso de actualización de los estándares de la industria, y ahora de grado médicoMateriales de huellas 3Dtienen que estar sujetos a pruebas de biocompatibilidad, con discrepancias en precisión medidas en 0.1 milímetros regulados.

La impresión 3D ya no es un dispositivo de laboratorio. También ha entrado en el proceso de fabricación en fábricas grandes y pequeñas.

Las tintas de metal conductivas y los bioplásticos biodegradables han sido inventados por científicos de materiales, y estas, a su vez, están impulsando el avance de la tecnología de impresión. Es divertido que estos dos campos siempre progresen de la mano en una carrera uno contra el otro.

En pocas palabras, ¿cómo funciona la impresión 3D?

El flujo de trabajo de la impresión 3D se puede dividir en cuatro pasos clave, realizado la producción precisa de los dibujos hasta los productos terminados.

Paso 1: Necesito construir un modelo digital

Puede usar el software CAD para diseñar desde cero, o usar un escáner 3D para replicar con precisión el objeto físico. Esta etapa es particularmente interesante, ya que los diseñadores pueden ajustar repetidamente elModelo de impresión 3DEn el espacio virtual, como reducir el grosor de la pared de las piezas mecánicas de 5 milímetros a 3 milímetros, para evitar la pérdida de materiales durante la impresión.

Paso 2: ingrese la etapa de conversión de formato

Hay un detalle técnico que vale la pena señalar aquí, el formato STL descompondrá la superficie del modelo en innumerables mallas triangulares, al igual que el uso de rompecabezas de mosaico para restaurar formas tridimensionales. Pero los jugadores avanzados ya han comenzado a usar el formato AMF, que puede registrar más información, como color y material, al igual que agregar etiquetas de atributos a los modelos de impresión 3D. En este punto, necesitamos ajustar el ángulo de colocación e imaginar imprimir un modelo de brazo suspendido. Un ángulo de inclinación razonable puede reducir la estructura de soporte en un 60%.

Paso 3: software de corte

Corta el modelo 3D en cientos de capas de perfiles 2D, con cada capa tan espesa como un diámetro del cabello (0.05-0.3 milímetros). La impresora comienza a funcionar de acuerdo con esta configuración. El proceso FDM se usa comúnmente a nivel de escritorio, y la boquilla calienta el cable de plástico a 220 ℃ y lo extruye en forma. El equipo de grado industrial utiliza láser para derretir instantáneamente el polvo de metal, logrando la precisión del nivel de micrómetro.

Paso 4: el paso crucial de postprocesamiento

El desmantelamiento de la estructura de soporte requiere una eliminación cuidadosa del marco auxiliar y el lijado de las juntas con papel de lija.Piezas aeroespacialesTambién necesita someterse a un tratamiento de presión isostático caliente, y la inspección de calidad final requiere usar un escáner láser para verificar si el error dimensional está dentro de 0.1 milímetros. Este es un estándar crucial para implantes médicos como las articulaciones artificiales.

¿Cuáles son los tipos comunes de impresión 3D?

Hay cuatro tecnologías principales que juegan un papel importante en el servicio de impresión 3D:

1.SLA

Nació en 1986 y sigue siendo el as de la fabricación de precisión hasta el día de hoy. Su arma secreta es el láser ultravioleta, que es como usar la luz como un cuchillo de talla para solidificar la capa de resina líquida por capa, con una precisión de hasta una décima parte de un cabello humano. Desde aparatos ortopédicos invisibles en clínicas dentales hasta modelos micro tallados en diseño de joyas, SLA mantiene firmemente el primer lugar en los campos de fabricación médica y de precisión con sus sedososacabado superficialcapacidades.

2.FDM

Es el rey de la rentabilidad en el servicio de impresión 3D, y su principio de trabajo es como una pistola de pegamento de fusión caliente mejorada, PLA de calefacción o alambre de plástico ABS a 220 ℃ y que se extruye en forma. Aunque las capas son visibles a simple vista, la ventaja es que el equipo es barato, y puede comprar una máquina de nivel de escritorio para dos mil yuanes, que es particularmente adecuado para que los estudiantes universitarios realicen un diseño de cursos o para los fabricantes de ornamentos personalizados de bricolaje. Sin embargo, para imprimir componentes estructurales de carga, se debe usar FDM de grado industrial, lo que puede manejar nylon reforzado con fibra de carbono y, por supuesto, el precio también va directamente a seis cifras.

3. SLS

Está directamente sinterizado con láser en polvo de nylon. Donde sea que vaya el haz láser de 400 vatios, el polvo se derrite instantáneamente en una estructura densa, y aún mejor, el polvo sin fundir forma naturalmente un soporte, lo que hace que sea posible imprimir geometrías complejas como estructuras huecas y tuberías serpentinas. Futurecraft 4D Sports Shoe Mid Sobressol de Adidas es una estructura de panal impresa con polvo TPU con tecnología SLS, que es ligera y tiene una excelente amortiguación.

4. MJF

Se puede considerar como un artista con precisión a nivel de micrómetro, capaz de rociar simultáneamente 6 tipos de materiales, y su precisión de espesor de capa de 16 micrómetros dificulta a simple vista para distinguir las marcas de capa. Lo que es aún más sorprendente es que algunos modelos industriales pueden imprimir directamente las líneas conductoras dentro de las piezas, como la capilla de precisión de los audífonos que se integrancomponentes electrónicos, que está interrumpiendo el proceso tradicional de fabricación electrónica.

En el campo de la medicina, se utiliza para crear guías quirúrgicas con marcadores vasculares de color, lo que permite a los cirujanos ver claramente la relación espacial entre los tumores y los vasos sanguíneos.

Comparación de cuatro tipos de tecnologías de impresión 3D

Tipo técnico	Precisión (mm)	Materiales núcleos	Velocidad de impresión (CM ³/H)	Escenarios de aplicación típicos	Rango de precios (10000 yuanes)
SLA	0.05	Resina fotosensible de grado médico.	30-60	Aparatos ortopédicos invisibles/moldes de fundición de precisión.	50,000-500,000
FDM	0.1-0.3	Nylon PLA/Carbon Fiber.	50-150	Prototipo educativo/componente estructural de carga de carga.	2,000-300,000
SLSS	0.08	Elastómero de nylon 12 polvo/TPU.	20-40	Soporte de espacio/zapato deportivo.	400,000-2 millones
MJF	0.016	Resina fotosensible mixta+material conductor.	10-25	Placa de guía quirúrgica/componentes electrónicos incrustados.	600,000-3 millones

¿Qué industrias a menudo usan tecnología de impresión 3D?

1.crealte de salud

La tecnología de impresión de modelos 3D está trayendo cambios revolucionarios a la industria médica. Desde implantes óseos hechos a medida hasta modelos de simulación para cirugía auxiliar, esta tecnología hace que el tratamiento sea más preciso, más barato y más rápido para recuperarse. Las aplicaciones específicas incluyen:

• Implantes dentales personalizados:A través de modelos de diseño de computadora y datos de tomografía computarizada del paciente, imprima implantes que se ajustan perfectamente a la boca, lo que no solo mejora la comodidad, sino que también mejora la funcionalidad.
• Prótesis personalizadas:Las prótesis personalizadas según los datos del cuerpo personal no solo son más convenientes de usar, sino que también miran más de cerca a las extremidades reales, lo que hace que la producción protésica sea un salto cualitativo.
• Props de simulación quirúrgica:Los médicos pueden usar réplicas en 3D de los órganos de los pacientes para practicar planes quirúrgicos por adelantado, lo cual es equivalente a agregar un ensayo a cirugías complejas, mejorando en gran medida la tasa de éxito.
• Herramientas precisas de suministro de medicamentos:Especialmente diseñadoDispositivos de impresión 3DPuede controlar con precisión las dosis de drogas, como cajas de medicamentos de dosis pequeñas personalizadas para niños, haciendo que los medicamentos sean más seguros.

2. Fabricación en avión

Los fabricantes de aeronaves utilizan tecnología de impresión 3D para resolver dos problemas principales:

• Haga rápidamente muestras prototipo de nuevas piezas, eliminando el largo proceso de apertura tradicional de moho.
• Reproducir accesorios discontinuados de modelos antiguos, como el uso de la impresión 3D para restaurar las partes de ventilación de las aeronaves hace 30 años.
• Este método no solo garantiza la calidad y satisface las necesidades especiales, sino que también ahorra muchos costos de producción.

3. Fabricación de eutomóviles

Desde el diseño del concept car hasta la producción de piezas, la impresión 3D está cambiando todos los aspectos de la fabricación de automóviles:

• Utilizando la tecnología SLS de polvo de sinterización láser, los prototipos del motor se pueden hacer en 48 horas.
• Las piezas de prueba impresas por tecnología FDM permiten al equipo de diseño verificar rápidamente nuevas estructuras.
• Porsche ha utilizado la tecnología de impresión 3D para reproducir partes discontinuadas de modelos clásicos, dando a los autos clásicos una nueva vida.

4. Educación e investigación científica

Las escuelas están haciendo que el conocimiento sea visible y tangible a través de la impresión 3D:

• Impresiónmodelos de bronceEn las clases de historia, los estudiantes pueden tocar los detalles de los patrones con sus propias manos.
• Las clases de biología utilizan modelos transparentes de órganos humanos para mostrar la estructura interna.

Las instituciones de investigación científica están explorando campos de vanguardia:

• La Universidad de Cornell está tratando de imprimir tejido cardíaco artificial con biomateriales.
• MIT está desarrollando componentes microelectrónicos imprimibles.

5. Industria de bienes de consumo y a diario

La impresión 3D da vida a productos personalizados:

• Los ópticos pueden escanear formas faciales en el sitio para imprimir marcos exclusivos.
• Los diseñadores de joyas usan resina para imprimir colgantes con formas complejas.
• Las marcas de ropa lanzan zapatos deportivos transpirables en 3D.

Los productos que requieren moldes en la fabricación tradicional ahora se pueden producir en pequeños lotes a través de la impresión 3D, que es particularmente adecuada para las necesidades personalizadas.

¿Por qué usar la impresión 3D?

1.Customización tiene grandes ventajas

Las fábricas tradicionales deben abrir primero un molde para hacer un nuevo objeto, y el costo del molde por sí solo puede alcanzar fácilmente decenas de miles de yuanes. La impresión 3D es diferente, puede comenzar a trabajar directamente construyendo un modelo en la computadora.

Tres beneficios visibles:

1.La precisión es comparable a los bordados: audífonos impresos usando el curado de luz de JS(SLA) TecnologíaTenga un control de errores de menos de la mitad de un grosor de hilo de cabello (<50 micras), y no dañarán las orejas cuando se usan.

2. Coloros y materiales se pueden elegir libremente: ahora personalice los regalos de cumpleaños para niños, mezcle el plástico rosa, azul y transparente para la impresión, y haga un automóvil de juguete de gradiente.

3. Entrega del día del nombre: cierta clínica dental imprime aparatos invisibles basados en los datos dentales del paciente. Después de que el paciente toma fotos dentales por la mañana, puede recibir electrodomésticos exclusivos de ortodoncia por la tarde.

Apoyo técnico:

• SLA (estereolitografía): detalle de alta precisión (como mohos de joyería, audífonos) capaces de imprimir errores de menos de 50 μm.
• Pulverización de materiales múltiples: admite la mezcla de color y material para bienes de consumo personalizados (teléfonos, juguetes).

Caso en cuestión: JS utiliza la tecnología SLA para ayudar a las clínicas dentales a imprimir electrodomésticos de ortodoncia personalizados basados en datos dentales del paciente.

2. Sostenibilidad de la impresión 3D

La impresión 3D requiere solo la cantidad de material necesaria y reduce la generación de residuos en comparación con la fabricación restractiva tradicional, es decir, el corte y, por lo tanto, es particularmente adecuado para materiales costosos como aleaciones de titanio y compuestos de fibra de carbono.

Comparación de datos:

Proceso tradicional: tasa de desperdicio de hasta 70% al cortar aluminio de aviación.
Impresión 3D: es posible reutilizar el polvo con una velocidad de desechos de menos del 10%.

Ejemplo: JS proporciona componentes estructurales livianos paraproductores de dronescon 50% de ganancia de uso de material.

3. ventaja de velocidad

La impresión 3D elimina la necesidad de desarrollo de moho y coordinación de procesos múltiples, acorta en gran medida el ciclo de desarrollo de productos, y es especialmente adecuado para la prototipos rápidos y la producción de lotes pequeños.

Comparación de eficiencia tecnológica:

Técnica	Tiempo de producción de prototipo (caja de cambios compleja)	Escenarios aplicables
Casting tradicional	2-4 semanas (incluida la fabricación de moho)	Gran número, piezas estándar.
FDM	12-24 horas	Validación rápida de la viabilidad del diseño.
SLA	6-8 horas (alta precisión)	Prototipos funcionales, componentes transparentes.

¿Cuáles son las ventajas de la tecnología de impresión 3D de JS?

A diferencia de las tiendas de impresión tradicionales, JS ofrece soluciones diferenciadas con equipos y experiencia de grado industrial:

1. Estructura de precisión y compleja de ultra y altura

Soporte de tolerancias de ± 0.005 mm, mucho más altas que los estándares de la industria, para la fabricación de piezas de precisión (por ejemplo, dispositivos médicos, componentes aeroespaciales, etc.). Se pueden lograr geometrías complejas sin presión, estructuras huecas, superficies irregulares y otras formas sin moho.

2. Diversidad materna

Ofrecemos más de 50opciones de materialDesde metales (aluminio, titanio, acero inoxidable), plásticos de ingeniería (PEEK), materiales biocompatibles y más para satisfacer las necesidades de los sectores automotriz, electrónica y de atención médica.

3. Producción de eficientes y entrega a tiempo

Con líneas de producción automatizadas y sistemas de programación inteligente, el 98% de los pedidos se entregaron a tiempo y el ciclo promedio del proyecto fue un 15% más corto.
Permita una transición fácil entre la pequeña personalización de lotes pequeños (por ejemplo, pruebas de una sola pieza) y producción en masa.

4. Optimización de costo

• La optimización del algoritmo de utilización de materiales puede reducir el desperdicio y el costo total en un 20%.
• Se proporcionan servicios de revisión de diseño gratuito para evitar defectos previos a la impresión y reducir los costos de retrabajo.

5. Fabricación sostenible

Mediante el uso de materiales verdes y equipos de eficiencia energética, las emisiones de carbono disminuyeron en un 15% y la tasa de reciclaje de residuos alcanzó hasta un 20%, alineándose con la orientación de la fabricación verde.

Resumen

La impresión 3D redefine el potencial de la fabricación a medida que convierte los modelos digitales en objetos físicos. Con el apilamiento en capas de FDM, la solidificación precisa por SLA o la fusión en polvo por SLS, la impresión 3D ha impulsado a las industrias a superar las limitaciones tradicionales con su diseño ágil, alta eficiencia de material y iteración rápida.

Facilitado porServicio de impresión 3DLa fabricación de estructuras complejas se hace posible, desde implantes médicos a medida hasta la rápida prototipos de componentes aeroespaciales livianos. A medida que se desarrolla la tecnología y el ecosistema de servicios, no solo la impresión 3D disminuye la barrera de la innovación, sino que también cambia la producción de personalización de aplicaciones de nicho a aplicaciones masivas.

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Preguntas frecuentes

1. ¿Por qué algunos modelos impresos en 3D requieren estructuras de soporte?

En la impresión 3D, si el modelo tiene una suspensión o un ángulo de inclinación demasiado alto (por ejemplo, más de 45 °), el material puede colapsar fácilmente bajo gravedad mientras se acumula uno encima del otro.La estructura de apoyo sirve como un marco temporal para apoyar la sección de suspensión, asegurando la precisión e integridad de la impresión.

2. ¿Por qué la impresión de grado industrial es más costosa que la impresión de escritorio??

El alto costo de la impresión industrial se debe a requisitos más altos para materiales como aleaciones de titanio y plásticos de ingeniería, mantenimiento de equipos de precisión, como la calibración de láser y los sistemas de alta temperatura, y los costos de soporte técnico.Al mismo tiempo, se debe garantizar la alta precisión, estabilidad y eficiencia de producción en masa, mientras que la impresión de escritorio se centra en el bajo costo y la facilidad de uso.

3. ¿Cuál es la diferencia entre la impresión 3D de metal y la impresión de plástico?

La impresión de metal requiere polvo fundido de alta temperatura (como SLS), lo que hace que el producto terminado sea más fuerte, pero el equipo es costoso y se utiliza principalmente en áreas de alta gama como implantes aeroespaciales y médicos.La impresión de plástico se forma por deposición fundida o fotosíntesis. Es de bajo costo, simple de operar, adecuado para prototipos y productos cotidianos, y ligero y económico.

4. ¿Cuáles son los pasos clave en el reprocesamiento de impresión 3D?

El procesamiento posterior para la impresión 3D implica la extracción de estructuras de soporte, pulido de superficie para eliminar las marcas de capa, el tratamiento térmico para mejorar la resistencia y los pasos de embellecimiento, como la pulverización de superficies o el pulido para garantizar que el producto terminado sea suave, duradero y cumpla con los requisitos de diseño.

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