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Depuis le tempsTechnologie d'impression 3Da été inventé, il a changé le processus de fabrication traditionnel. Il a la capacité d'imprimer rapidement des prototypes de pièces et des modèles physiques et de compresser le temps de développement des produits. Le principe de cette technologie est de construire la couche de matériaux par couche à partir de fichiers informatiques pour éventuellement produire des objets tridimensionnels visibles et tangibles. Les gens sont généralement perplexes de savoir comment cela se fait étape par étape. Dans ce qui suit, nous décrirons son fonctionnement réel, ses formulaires typiques et ses scénarios d'application réels.
Qu'est-ce que l'impression 3D?
La magie de l'impression 3D réside dans la coupe des modèles informatiques dans des centaines de couches de section et une formation solide en construisant des matériaux. Ce n'est qu'un coup de réduction de dimension pour l'industrie manufacturière!Traitement traditionnelParfois, la coupe de toute la matière première entière, ce qui entraîne jusqu'à 80% de déchets, tandis que 3dprinting permet d'économiser directement le coût de développement des moisissures! Il est très simple à accomplir avec une seule machine, et le taux d'utilisation du matériel est passé à 95%!
Selon vous, quel est le plus perturbateur? La fabrication soustractive conventionnelle nécessite plusieurs semaines pour adapter les pièces, mais maintenant le téléchargement de fichiers CAO est suffisant, et il peut être maintenu en main pendant 48 heures. La solution de services d'impression 3D peut y parvenir efficacement.
Que devons-nous savoir sur l'histoire de l'impression 3D?
L'histoire de l'impression 3D n'est pas aussi ancienne que vous pouvez l'imaginer!
Ils ont conçu ce concept à la fin de la Seconde Guerre mondiale, mais il leur a fallu jusqu'en 1980 pour le mettre en œuvre! C'est alors que le scientifique japonais, le Dr Hideo Kodama, a inventé le prototype deprototypage rapideTechnologie, qui a choqué la communauté manufacturière.
Mais en 1986, il y avait un Américain du nom de Charles Hull qui a inventé la technologie de lithographie tridimensionnelle capable d'objets tridimensionnels broyés par résine liquide et lumière ultraviolette. Dans leurs talons, deux professeurs de l'Université du Texas ont proposé une nouvelle astuce en proposant une technologie utilisant le frittage au laser en poudre de feutre, qui est couramment utilisé dans l'industrie aujourd'hui comme processus SLS.
À la fin des années 1990, les ordinateurs personnels ont commencé à devenir grand public, les logiciels de conception sont devenus conviviaux et les environnements open source sont devenus animés. Les ingénieurs convaincants à faire des imprimantes 3D petites à environ les mêmes dimensions que les dispositifs d'impression à jet à encre standard, depuis que les logiciels de conception 3D ont commencé à apparaître sur les campus universitaires.
En 2006, les imprimantes 3D de bureau sont devenues officiellement disponibles pour les consommateurs, les prix passant de dizaines de milliers de dollars à la fourchette de deux mille dollars.
Le Covid-19 a involontairement fait un coup de pouce pour l'avancement technologique. En 2020, alors que les hôpitaux du monde entier couraient pour obtenir des accessoires de ventilateur, les ingénieurs ont utilisé des imprimantes 3D pour imprimer des heures supplémentaires pour livrer les pièces pendant la nuit, et certaines d'entre elles ont même utilisé des imprimantes 3D pour imprimer des boucliers de protection protecteurs transparents. Cela exhorte directement le processus de mise à jour des normes de l'industrie, et maintenant la note médicaleMatériaux à imprimerie 3ddoivent être soumis à des tests de biocompatibilité, avec des écarts de précision mesurés à 0,1 millimètres réglementés.
L'impression 3D n'est plus un dispositif de laboratoire. Il est également entré dans le processus de fabrication dans les grandes et petites usines.
Les encres métalliques conductrices et les bioplastiques biodégradables ont été inventés par des scientifiques des matériaux, et ceux-ci, à leur tour, stimulent l'avancement de la technologie d'impression. Il est amusant que ces deux champs progressent toujours main dans la main dans une course les uns contre les autres.
Autrement dit, comment fonctionne l'impression 3D?
Le flux de travail de l'impression 3D peut être divisé en quatre étapes clés, réalise une production précise des dessins aux produits finis.
Étape 1: Besoin de construire un modèle numérique
Vous pouvez utiliser un logiciel CAO pour concevoir à partir de zéro ou utiliser un scanner 3D pour reproduire avec précision l'objet physique. Cette étape est particulièrement intéressante, car les concepteurs peuvent ajuster à plusieurs reprises leModèle d'impression 3DDans l'espace virtuel, comme la réduction de l'épaisseur de la paroi des pièces mécaniques de 5 millimètres à 3 millimètres, pour éviter de gaspiller des matériaux pendant l'impression.
Étape 2: Entrez l'étape de conversion du format
Il y a un détail technique à noter ici, le format STL décomposera la surface du modèle en innombrables mailles triangulaires, tout comme l'utilisation de puzzles de mosaïque pour restaurer des formes tridimensionnelles. Mais les joueurs avancés ont déjà commencé à utiliser le format AMF, qui peut enregistrer plus d'informations telles que la couleur et le matériel, tout comme l'ajout d'étiquettes d'attribut aux modèles d'impression 3D. À ce stade, nous devons ajuster l'angle de placement et imaginer l'impression d'un modèle de bras en suspension. Un angle d'inclinaison raisonnable peut réduire la structure de support de 60%.
Étape 3: Trancheur du logiciel
Il coupe le modèle 3D en centaines de couches de profils 2D, chaque couche étant aussi épaisse qu'un diamètre de cheveux (0,05-0,3 millimètre). L'imprimante commence à fonctionner selon ce paramètre. Le processus FDM est couramment utilisé au niveau du bureau, et la buse chauffe le fil en plastique à 220 ℃ et l'extrait en forme. L'équipement de qualité industrielle utilise le laser pour faire fondre instantanément la poudre métallique, atteignant la précision du niveau du micromètre.
Étape 4: l'étape cruciale de post-traitement
Le démantèlement de la structure de support nécessite un retrait minutieux du cadre auxiliaire et le ponçage des articulations avec du papier de verre.Pièces aérospatialesBesoin également de subir un traitement de pressage isostatique chaud, et l'inspection de qualité finale nécessite l'utilisation d'un scanner laser pour vérifier si l'erreur dimensionnelle est à 0,1 millimètre. Il s'agit d'une norme cruciale pour les implants médicaux tels que les articulations artificielles.
Quels sont les types communs d'impression 3D?
Il existe quatre technologies principales qui jouent un rôle important dans le service d'impression 3D:
1.SLA
Il est né en 1986 et reste l'as de la fabrication de précision à ce jour. Son arme secrète est un laser ultraviolet, qui est comme utiliser la lumière comme couteau à sculpture pour solidifier la couche de résine liquide par couche, avec une précision d'un dixième de cheveux humains! Des accolades invisibles dans les cliniques dentaires aux modèles micro sculptés dans la conception de bijoux, SLA tient fermement la première place dans les champs de fabrication médicale et de précision avec ses soyeuxfinition de surfacecapacités.
2.FDM
C'est le roi de la rentabilité dans le service d'impression 3D, et son principe de travail est comme un pistolet à colle à fond chaud amélioré, chauffant le fil en plastique PLA ou ABS à 220 ℃ et l'extrudant en forme. Bien que la superposition soit visible à l'œil nu, l'avantage est que l'équipement est bon marché et que vous pouvez acheter une machine de niveau de bureau pour deux mille yuans, ce qui convient particulièrement aux étudiants pour faire des cours de cours ou pour que les fabricants diy soient des ornements personnalisés. Cependant, pour imprimer des composants structurels porteurs de charge, la FDM de qualité industrielle doit être utilisée, ce qui peut gérer le nylon renforcé en fibre de carbone, et bien sûr, le prix va également directement à six chiffres.
3. SLS
Il est directement fritté au laser sur de la poudre en nylon. Partout où le faisceau laser de 400 watts va, la poudre se fond instantanément dans une structure dense, et encore mieux, la poudre non mis en forme forme naturellement un support, ce qui permet d'imprimer des géométries complexes telles que les structures creux et les tuyaux de serpentin. La semelle intermédiaire de la chaussure de sport FutureCraft 4D d'Adidas est une structure en nid d'abeille imprimée avec de la poudre TPU en utilisant la technologie SLS, qui est à la fois légère et a un excellent amorti.
4. MJF
Il peut être considéré comme un artiste avec une précision au niveau micrométrique, capable de pulvériser simultanément 6 types de matériaux, et sa précision d'épaisseur de couche de 16 micromètre rend difficile l'œil nu pour distinguer les marques de couche. Ce qui est encore plus étonnant, c'est que certains modèles industriels peuvent imprimer directement les lignes conductrices à l'intérieur des pièces, telles que la coquille de précision des aides auditives intégrantcomposants électroniques, qui perturbe le processus traditionnel de fabrication électronique.
Dans le domaine médical, il est utilisé pour créer des guides chirurgicaux avec des marqueurs vasculaires colorés, permettant aux chirurgiens de voir clairement la relation spatiale entre les tumeurs et les vaisseaux sanguins.
Comparaison de quatre types de technologies d'impression 3D
| Type technique | Précision (mm) | Matériaux de base | Vitesse d'impression (cm ³ / h) | Scénarios d'application typiques | Gamme de prix (10000 yuans) |
| Sla | 0,05 | Résine photosensible de qualité médicale. | 30-60 | Braces invisibles / moules de coulée de précision. | 50 000 à 500 000 |
| FDM | 0.1-0.3 | Nylon PLA / fibre de carbone. | 50-150 | Prototype éducatif / composant structurel à charge. | 2 000 à 300 000 |
| SLS | 0,08 | Elastomère en nylon 12 poudre / TPU. |
20-40
|
Space Space / Solet Mids-Sole de la chaussure de sport. | 400 000 à 2 millions |
| MJF | 0,016 |
Résine photosensible mixte + matériau conducteur.
|
10-25 | Plaque de guidage chirurgical / composants électroniques intégrés. | 600 000 à 3 millions |
Quelles industries utilisent souvent la technologie d'impression 3D?
1.Amthèque
La technologie d'impression des modèles 3D apporte des changements révolutionnaires à l'industrie médicale. Des implants osseux sur mesure aux modèles de simulation pour la chirurgie auxiliaire, cette technologie rend le traitement plus précis, moins cher et plus rapide à récupérer. Les applications spécifiques comprennent:
- Implants dentaires personnalisés:Grâce aux modèles de conception d'ordinateurs et aux données de tomodensitométrie des patients, imprimez les implants qui s'adaptent parfaitement à la bouche, ce qui améliore non seulement le confort mais améliore également la fonctionnalité.
- Prothéses personnalisées:Les prothèses personnalisées en fonction des données du corps personnel sont non seulement plus pratiques à utiliser, mais regardent également plus près des membres réels, faisant de la production prothétique un saut qualitatif.
- Accessoires de simulation chirurgicale:Les médecins peuvent utiliser des répliques 3D des organes des patients pour pratiquer les plans chirurgicaux à l'avance, ce qui équivaut à ajouter une répétition à des chirurgies complexes, améliorant considérablement le taux de réussite.
- Outils précis de l'administration de médicaments:Spécialement conçuDispositifs d'impression 3DPeut contrôler avec précision les dosages de médicaments, tels que des boîtes à médicaments à petite dose personnalisées pour les enfants, rendant les médicaments plus sûrs.
2.Inalimentations d'air
Les fabricants d'avions utilisent la technologie d'impression 3D pour résoudre deux problèmes de base:
- Faites rapidement des échantillons de prototypes de nouvelles pièces, éliminant le long processus d'ouverture traditionnelle des moisissures.
- Reproduisez les accessoires abandonnés des anciens modèles, comme l'utilisation de l'impression 3D pour restaurer les parties de ventilation de l'avion il y a 30 ans.
- Cette méthode garantit non seulement la qualité et répond aux besoins spéciaux, mais permet également d'économiser de nombreux coûts de production.
3. Fabrication automobile
De la conception conceptuelle à la production de pièces, l'impression 3D modifie tous les aspects de la fabrication d'automobiles:
- En utilisant la technologie SLS de poudre de frittage laser, les prototypes de moteur peuvent être fabriqués en 48 heures.
- Les pièces de test imprimées par la technologie FDM permettent à l'équipe de conception de vérifier rapidement les nouvelles structures.
- Porsche a utilisé la technologie d'impression 3D pour reproduire des parties abandonnées des modèles classiques, donnant aux voitures classiques une nouvelle vie.
4. éducation et recherche scientifique
Les écoles rendent les connaissances visibles et tangibles grâce à l'impression 3D:
- Impressionmodèles de bronzeDans les cours d'histoire, les élèves peuvent toucher les détails des modèles de leurs propres mains.
- Les cours de biologie utilisent des modèles d'organes humains transparents pour montrer la structure interne.
Les institutions de recherche scientifique explorent des champs de pointe:
- L'Université Cornell essaie d'imprimer des tissus cardiaques artificiels avec des biomatériaux.
- Le MIT développe des composants microélectroniques imprimables.
5.Deuse de l'industrie des biens de consommation
L'impression 3D met dans la vie des produits personnalisés:
- Les opticiens peuvent scanner des formes de visage sur le site pour imprimer des cadres exclusifs.
- Les créateurs de bijoux utilisent de la résine pour imprimer des pendentifs à des formes complexes.
- Les marques de vêtements lancent des chaussures de sport taillées 3D.
Les produits qui nécessitent des moules dans la fabrication traditionnelle peuvent désormais être produits en petits lots via l'impression 3D, ce qui convient particulièrement aux besoins personnalisés.
Pourquoi utiliser l'impression 3D?
1. La personnalisation présente de grands avantages
Les usines traditionnelles doivent d'abord ouvrir un moule pour faire un nouvel objet, et le coût du moule peut facilement atteindre des dizaines de milliers de yuans. L'impression 3D est différente, vous pouvez directement commencer à travailler en construisant un modèle sur l'ordinateur.
Trois avantages visibles:
1.La précision est comparable à la broderie: les aides auditives imprimées à l'aide de la lumière de JS(SLA) TechnologieAvoir un contrôle d'erreur de moins d'une demi-épaisseur de fil de cheveux (<50 microns), et ils ne blesseront pas du tout les oreilles lorsqu'ils sont portés.
2. Les colorants et les matériaux peuvent être choisis librement: personnalisez désormais des cadeaux d'anniversaire pour les enfants, mélangez du plastique rose, bleu et transparent pour l'impression et faites une voiture de jouet dégradé.
3.Divateur de la journée de jeu: une certaine clinique dentaire imprime les accolades invisibles basées sur les données dentaires du patient. Après que le patient ait pris des photos dentaires le matin, il peut recevoir des appareils orthodontiques exclusifs dans l'après-midi.
Support technique:
- SLA (stéréolithographie): Détail de précision haute (tel que les moules de bijoux, les aides auditives) capables d'imprimer des erreurs inférieures à 50 μm.
- Papez multi-matériaux: prend en charge le mélange de couleurs et de matériaux pour les biens de consommation personnalisés (téléphones, jouets).
Exemple: JS utilise la technologie SLA pour aider les cliniques dentaires imprimer des appareils orthodontiques personnalisés basés sur les données dentaires des patients.
2.Suilabilité de l'impression 3D
L'impression 3D ne nécessite que la quantité de matériel nécessaire et réduit la production de déchets par rapport à la fabrication soustractive traditionnelle, c'est-à-dire la coupe, et est donc particulièrement bien adaptée à des matériaux coûteux tels que les alliages de titane et les composites en fibre de carbone.
Comparaison des données:
Processus traditionnel: taux de gaspillage allant jusqu'à 70% lors de la réduction de l'aluminium de l'aviation.
Impression 3D: Il est possible de réutiliser la poudre avec un taux de déchets inférieur à 10%.
Exemple: JS fournit des composants structurels légers àproducteurs de dronesavec 50% de gain d'utilisation des matériaux.
3.Vice avantageuse
L'impression 3D élimine le besoin de développement de moisissures et de coordination multi-processus, raccourcit considérablement le cycle de développement des produits et est particulièrement adapté au prototypage rapide et à la production de petits lots.
Comparaison de l'efficacité technologique:
| Technique | Temps de production de prototypes (boîte de vitesses complexe) | Scénarios applicables |
| Casting traditionnel | 2 à 4 semaines (y compris la fabrication de moisissures) | Grand nombre, pièces standard. |
| FDM | 12-24 heures | Validation rapide de la faisabilité de la conception. |
| Sla | 6-8 heures (haute précision) | Prototypes fonctionnels, composants transparents. |
Quels sont les avantages de la technologie d'impression 3D de JS?
Contrairement aux ateliers d'impression traditionnels, JS propose des solutions différenciées avec des équipements et une expertise de qualité industrielle:
1.Ultra-hauteur de précision et de structure complexe
Support ± 0,005 mm Tolérances, beaucoup plus élevées que les normes de l'industrie, pour la fabrication de pièces de précision (par exemple, les dispositifs médicaux, les composants aérospatiaux, etc.). Des géométries complexes sans pression, structures creuses, surfaces irrégulières et autres formes peuvent être obtenues sans moisissure.
2. Diversité de la façon
Nous offrons plus de 50options matériellesDes métaux (aluminium, titane, acier inoxydable), plastiques d'ingénierie (aperçu), matériaux biocompatibles, etc. pour répondre aux besoins des secteurs automobile, électronique et de santé.
3. Production efficace et livraison à temps
Avec des lignes de production automatisées et des systèmes de planification intelligente, 98% des commandes ont été livrées à temps et le cycle du projet moyen était de 15% plus court.
Permettez une transition facile entre la personnalisation des petits petits lots (par exemple, les essais à une pièce) et la production de masse.
4. Optimisation du coût
- L'optimisation des algorithmes d'utilisation des matériaux peut réduire les déchets et le coût global de 20%.
- Des services de révision de conception gratuits sont fournis pour éviter les défauts de pré-impression et réduire les coûts de reprise.
5. fabrication durable
Grâce à l'utilisation de matériaux verts et d'équipement économe en énergie, les émissions de carbone ont diminué de 15% et le taux de recyclage des déchets a atteint jusqu'à 20%, s'alignant sur l'orientation de la fabrication verte.
Résumé
L'impression 3D redéfinit le potentiel de la fabrication car il convertit les modèles numériques en objets physiques. Avec l'empilement en couches par FDM, une solidification précise par SLA ou une fusion poudrée par SLS, l'impression 3D a conduit les industries à surmonter les limites traditionnelles avec sa conception agile, son efficacité des matériaux élevée et son itération rapide.
Facilité parService d'impression 3D, la fabrication de structures complexes devient possible, des implants médicaux sur mesure au prototypage rapide de composants aérospatiaux légers. À mesure que la technologie se propage et l'écosystème de service se développe, non seulement l'impression 3D réduit la barrière de l'innovation, mais elle déplace également la production de personnalisation des applications de niche aux applications de masse.
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FAQ
1.Pour pourquoi certains modèles imprimés en 3D nécessitent-ils des structures de support?
Dans l'impression 3D, si le modèle a une suspension ou un angle d'inclinaison trop élevé (par exemple, plus de 45 °), le matériau peut facilement s'effondrer sous la gravité lorsqu'il se cache les uns sur les autres.La structure de support sert de cadre temporaire pour soutenir la section de suspension, garantissant l'exactitude et l'exhaustivité de l'impression.
2.Pour pourquoi l'impression de qualité industrielle est-elle plus chère que l'impression de bureau?
Le coût élevé de l'impression industrielle est dû aux exigences plus élevées pour des matériaux tels que les alliages de titane et les plastiques d'ingénierie, la maintenance d'équipements de précision tels que l'étalonnage au laser et les systèmes à haute température et les coûts de support technique.Dans le même temps, une grande précision, stabilité et efficacité de production de masse doivent être assurées, tandis que l'impression de bureau se concentre sur le faible coût et la facilité d'utilisation.
3. Quelle est la différence entre l'impression en métal 3D et l'impression en plastique?
L'impression métallique nécessite une poudre en fusion à haute température (comme les SL), ce qui rend le produit fini plus fort, mais l'équipement est coûteux et principalement utilisé dans les zones haut de gamme telles que l'aérospatiale et les implants médicaux.L'impression en plastique est formée par dépôt fondu ou photosynthèse. Il est à faible coût, simple à utiliser, adapté aux prototypes et aux produits de tous les jours, et léger et économique.
4. Quelles sont les étapes clés du retraitement de l'impression 3D?
Le post-traitement pour l'impression 3D implique l'élimination des structures de support, le polissage de surface pour éliminer les marques de couche, le traitement thermique pour améliorer la résistance et les étapes d'embellissement telles que la pulvérisation de surface ou le polissage pour garantir que le produit fini est lisse, durable et répond aux exigences de conception.
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