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Dal momentoTecnologia di stampa 3Dè stato inventato, ha cambiato il tradizionale processo di produzione. Ha la capacità di stampare in parte prototipi e modelli fisici e comprimere i tempi di sviluppo del prodotto. Il principio di questa tecnologia è il livello di materiale per la costruzione per livello dai file di computer per produrre oggetti tridimensionali visibili e tangibili. Le persone di solito sono perplessi nel sapere come viene fatto passo dopo passo. Di seguito, descriveremo il suo funzionamento effettivo, le forme tipiche e gli scenari di applicazione effettivi.
Cos'è la stampa 3D?
La magia della stampa 3D sta nel tagliare i modelli di computer in centinaia di strati di sezione trasversale e formazione solida mediante materiali. È solo un colpo di riduzione della dimensione per l'industria manifatturiera!Elaborazione tradizionaleA volte implica il taglio attraverso l'intera materia prima, con conseguente 80% di rifiuti, mentre 3Dprinting consente di risparmiare direttamente il costo di sviluppo dello stampo! È molto semplice da realizzare con una sola macchina e il tasso di utilizzo del materiale è salito al 95%!
Quale pensi sia il più dirompente? La produzione sottrattiva convenzionale richiede diverse settimane per personalizzare le parti, ma ora caricare solo file CAD è sufficiente e può essere tenuto in mano per 48 ore. La soluzione di servizi di stampa 3D può effettivamente raggiungere questo obiettivo.
Cosa dobbiamo sapere sulla storia della stampa 3D?
La storia della stampa 3D non è così vecchia come puoi immaginare!
Hanno concepito questo concetto alla fine della seconda guerra mondiale, ma ci sono voluti fino al 1980 per implementarlo! Fu allora che lo scienziato giapponese Dr. Hideo Kodama inventò il prototipo diprototipazione rapidaTecnologia, che ha scioccato la comunità manifatturiera.
Ma nel 1986, c'era un americano di nome Charles Hull che inventò la tecnologia litografica tridimensionale in grado di fresarsi oggetti tridimensionali fresati attraverso resina liquida e luce ultravioletta. Nei loro tacchi, due professori dell'Università del Texas hanno trovato un nuovo trucco emettendo una tecnologia che utilizza la sinterizzazione laser alla polvere di materiale sinterizzato, che oggi è comunemente utilizzata nell'industria come processo SLS.
Alla fine degli anni '90, i personal computer hanno iniziato a diventare mainstream, il software di progettazione è diventato intuitivo e gli ambienti open source sono diventati vivaci. Ingegneri avvincenti a rendere le stampanti 3D piccole alle stesse dimensioni dei dispositivi di stampa a getto d'inchiostro standard, poiché il software di progettazione 3D ha iniziato ad apparire nei campus universitari.
Nel 2006, le stampanti 3D desktop sono diventate disponibili per i consumatori ufficialmente, con i prezzi che scendevano da decine di migliaia di dollari alla gamma di duemila dollari.
Il Covid-19 è stato involontariamente una spinta per l'avanzamento della tecnologia. Nel 2020, mentre gli ospedali di tutto il mondo stavano correndo per ottenere accessori per ventilatori, gli ingegneri hanno utilizzato stampanti 3D per stampare gli straordinari per consegnare le parti durante la notte e alcuni di loro hanno persino utilizzato stampanti 3D per stampare scudi a faccia di protezione trasparenti. Ciò sollecita direttamente il processo di aggiornamento degli standard del settore e ora di grado medicoMateriali 3D stampingdevono essere soggetti a test di biocompatibilità, con discrepanze di precisione misurate a 0,1 millimetri regolati.
La stampa 3D non è più un dispositivo di laboratorio. È entrato nel processo di produzione anche in grandi e piccole fabbriche.
Gli inchiostri in metallo conduttivo e le bioplastici biodegradabili sono stati inventati dagli scienziati dei materiali e questi, a loro volta, stanno guidando il progresso della tecnologia di stampa. È divertente che questi due campi avanzano sempre di pari passo in una gara l'uno contro l'altro.
In poche parole, come funziona la stampa 3D?
Il flusso di lavoro della stampa 3D può essere suddiviso in quattro passaggi chiave, realizzare una produzione precisa dai disegni ai prodotti finiti.
Passaggio 1: è necessario creare un modello digitale
È possibile utilizzare il software CAD per progettare da zero o utilizzare uno scanner 3D per replicare accuratamente l'oggetto fisico. Questa fase è particolarmente interessante, poiché i designer possono regolare ripetutamente ilModello di stampa 3DNello spazio virtuale, come ridurre lo spessore della parete delle parti meccaniche da 5 millimetri a 3 millimetri, per evitare di sprecare materiali durante la stampa.
Passaggio 2: immettere la fase di conversione del formato
C'è un dettaglio tecnico che vale la pena notare qui, il formato STL decomponderà la superficie del modello in innumerevoli maglie triangolari, proprio come l'uso di puzzle a mosaico per ripristinare le forme tridimensionali. Ma i giocatori avanzati hanno già iniziato a utilizzare il formato AMF, che può registrare più informazioni come colore e materiale, proprio come l'aggiunta di etichette di attributi ai modelli di stampa 3D. A questo punto, dobbiamo regolare l'angolo di posizionamento e immaginare di stampare un modello a braccio sospeso. Un angolo di inclinazione ragionevole può ridurre la struttura di supporto del 60%.
Passaggio 3: software di taglio
Taglia il modello 3D in centinaia di strati di profili 2D, con ogni strato spesso come un diametro dei capelli (0,05-0,3 millimetri). La stampante inizia a funzionare secondo questa impostazione. Il processo FDM è comunemente usato a livello del desktop e l'ugello riscalda il filo di plastica a 220 ℃ ed lo estrica in forma. L'attrezzatura di grado industriale utilizza il laser per sciogliere istantaneamente la polvere di metallo, raggiungendo la precisione del livello del micrometro.
Passaggio 4: il passaggio di post-elaborazione cruciale
Lo smantellamento della struttura di supporto richiede un'attenta rimozione del telaio ausiliario e la levigatura delle articolazioni con carta vetrata.Parti aerospazialiÈ inoltre necessario sottoporsi a un trattamento di pressione isostatico a caldo e l'ispezione della qualità finale richiede l'uso di uno scanner laser per verificare se l'errore dimensionale è entro 0,1 millimetri. Questo è uno standard cruciale per gli impianti medici come le articolazioni artificiali.
Quali sono i tipi comuni di stampa 3D?
Esistono quattro tecnologie principali che svolgono un ruolo importante nel servizio di stampa 3D:
1.sla
È nato nel 1986 e rimane l'asso della produzione di precisione fino ad oggi. La sua arma segreta è il laser ultravioletto, che è come usare la luce come coltello intagliato per solidificare lo strato di resina liquida per strato, con una precisione fino a un decimo di capelli umani! Dalle parentesi graffe invisibili nelle cliniche dentali ai modelli micro intagliati nella progettazione di gioielli, SLA detiene saldamente il primo posto nei campi di produzione medica e di precisione con i suoi setosifinitura superficialecapacità.
2.fdm
È il re dell'efficacia in termini di costi nel servizio di stampa 3D e il suo principio di lavoro è come una pistola per colla a caldo aggiornato, riscaldando PLA o filo di plastica ABS a 220 ℃ ed escolarlo in forma. Sebbene la stratificazione sia visibile ad occhio nudo, il vantaggio è che l'attrezzatura è economica e puoi acquistare una macchina a livello di desktop per duemila yuan, che è particolarmente adatto agli studenti universitari per eseguire il design del corso o per i produttori di ornamenti personalizzati fai -da -te. Tuttavia, per stampare componenti strutturali con carico, è necessario utilizzare FDM di grado industriale, che può gestire il nylon rinforzato in fibra di carbonio e, naturalmente, il prezzo va anche a sei cifre.
3. SLS
È direttamente sinterizzato con polvere di nylon. Ovunque vada il raggio laser da 400 watt, la polvere si scioglie istantaneamente in una struttura densa e, ancora meglio, la polvere non confusa forma naturalmente un supporto, rendendo possibile la stampa di geometrie complesse come strutture cave e tubi serpentini. L'intersuola di scarpe sportive 4D Futurecraft di Adidas è una struttura a nido d'ape stampata con polvere TPU usando la tecnologia SLS, che è sia leggera che ha un'ottima ammortizzazione.
4. Mjf
Può essere considerato un artista con precisione a livello di micrometro, in grado di spruzzare contemporaneamente 6 tipi di materiali e la sua precisione di spessore dello strato di 16 micrometri rende difficile per gli occhi nudi distinguere i segni di strato. Ciò che è ancora più sorprendente è che alcuni modelli industriali possono stampare direttamente linee conduttive all'interno delle parti, come il guscio di precisione degli apparecchi acustici che si integranoComponenti elettronici, che sta interrompendo il tradizionale processo di produzione elettronica.
Nel campo medico, viene utilizzato per creare guide chirurgiche con marcatori vascolari colorati, consentendo ai chirurghi di vedere chiaramente la relazione spaziale tra tumori e vasi sanguigni.
Confronto di quattro tipi di tecnologie di stampa 3D
| Tipo tecnico | Accuratezza (mm) | Materiali core | Velocità di stampa (cm ³/h) | Scenari di applicazione tipici | Gamma di prezzi (10000 yuan) |
| SLA | 0,05 | Resina fotosensibile di grado medico. | 30-60 | Stampi invisibili/pattumini di fusione di precisione. | 50.000-500.000 |
| FDM | 0,1-0,3 | PLA/NYLON in fibra di carbonio. | 50-150 | Prototipo educativo/componente strutturale portante. | 2.000-300.000 |
| SLS | 0,08 | Elastomero in polvere/TPU in nylon 12. |
20-40
|
Intervallo di scarpe da spazio/scarpe sportive. | 400.000-2 milioni |
| Mjf | 0,016 |
Resina fotosensibile mista+Materiale conduttivo.
|
10-25 | Piastra di guida chirurgica/componenti elettronici incorporati. | 600.000-3 milioni |
Quali industrie usano spesso la tecnologia di stampa 3D?
1.Healthcare
La tecnologia di stampa dei modelli 3D sta offrendo cambiamenti rivoluzionari nel settore medico. Dagli impianti ossei su misura ai modelli di simulazione per la chirurgia ausiliaria, questa tecnologia rende il trattamento più accurato, più economico e più veloce da recuperare. Le applicazioni specifiche includono:
- Impianti dentali personalizzati:Attraverso i modelli di progettazione del computer e i dati di scansione TC del paziente, stampare gli impianti che si adattano perfettamente alla bocca, il che non solo migliora il comfort ma migliora anche la funzionalità.
- Protesi personalizzate:Le protesi personalizzate in base ai dati del corpo personale non sono solo più convenienti da usare, ma guardano anche più vicini agli arti reali, rendendo la produzione protesica un salto qualitativo.
- Oggetti di simulazione chirurgica:I medici possono utilizzare repliche 3D degli organi dei pazienti per praticare in anticipo i piani chirurgici, il che equivale ad aggiungere una prova a interventi chirurgici complessi, migliorando notevolmente il tasso di successo.
- Strumenti precisi di rilascio di farmaci:Appositamente progettatoDispositivi di stampa 3Dpuò controllare accuratamente i dosaggi dei farmaci, come scatole di medicina a dosi piccole personalizzate per i bambini, rendendo i farmaci più sicuri.
2. Manufacturismo dell'aria
I produttori di aeromobili utilizzano la tecnologia di stampa 3D per risolvere due problemi di base:
- Fai rapidamente campioni prototipi di nuove parti, eliminando il lungo processo di apertura tradizionale dello stampo.
- Riprodurre gli accessori sospesi di vecchi modelli, come l'uso della stampa 3D per ripristinare le parti di ventilazione di aeromobili 30 anni fa.
- Questo metodo non solo garantisce qualità e soddisfa bisogni speciali, ma risparmia anche molti costi di produzione.
3. Manufacturing Automobile
Dalla progettazione di concept car alla produzione di parti, la stampa 3D sta cambiando ogni aspetto della produzione di automobili:
- Utilizzando la tecnologia SLS della polvere di sinterizzazione laser, i prototipi del motore possono essere realizzati in 48 ore.
- Le parti di prova stampate dalla tecnologia FDM consentono al team di progettazione di verificare rapidamente nuove strutture.
- Porsche ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per riprodurre parti sospese di modelli classici, dando alle auto classiche una nuova vita.
4. Educazione e ricerca scientifica
Le scuole stanno rendendo visibili e tangibili attraverso la stampa 3D:
- StampaModelli di bronzoNelle lezioni di storia, gli studenti possono toccare i dettagli dei modelli con le proprie mani.
- Le classi di biologia utilizzano modelli di organi umani trasparenti per mostrare la struttura interna.
Gli istituti di ricerca scientifica stanno esplorando campi all'avanguardia:
- La Cornell University sta cercando di stampare il tessuto cardiaco artificiale con biomateriali.
- MIT sta sviluppando componenti microelettronici stampabili.
5.Dindustria dei beni di consumo quotidiani
La stampa 3D porta nella vita prodotti personalizzati:
- Gli ottici possono scansionare le forme del viso sul posto per stampare frame esclusivi.
- I designer di gioielli usano resina per stampare pendenti con forme complesse.
- I marchi di abbigliamento lanciano scarpe sportive traspirabili intrecciate in 3D.
I prodotti che richiedono stampi nella produzione tradizionale possono ora essere prodotti in piccoli lotti attraverso la stampa 3D, il che è particolarmente adatto a esigenze personalizzate.
Perché usare la stampa 3D?
1.Customizzazione ha grandi vantaggi
Le fabbriche tradizionali devono prima aprire uno stampo per creare un nuovo oggetto e lo stampo da solo può raggiungere facilmente decine di migliaia di yuan. La stampa 3D è diversa, puoi iniziare direttamente a lavorare costruendo un modello sul computer.
Tre vantaggi visibili:
1.La precisione è paragonabile al ricamo: apparecchi acustici stampati usando la luce della luce di JS(SLA) tecnologiaAvere un controllo degli errori di meno di mezzo spessore del filo per capelli (<50 micron) e non danneggeranno affatto le orecchie quando indossati.
2. Colore e materiali possono essere scelti liberamente: ora personalizza i regali di compleanno per bambini, mescola la plastica rosa, blu e trasparente per la stampa e crea un'auto giocattolo a gradiente.
3. Disposizione del giorno: una certa clinica dentale stampica pareti invisibili in base ai dati dentali del paziente. Dopo che il paziente scatta foto dentali al mattino, possono ricevere elettrodomestici esclusivi nel pomeriggio.
Supporto tecnico:
- SLA (stereolitografia): dettagli ad alta precisione (come stampi per gioielli, apparecchi acustici) in grado di stampare errori inferiori a 50 μm.
- Spruzzatura multi -materiale: supporta il colore e la miscelazione di materiali per beni di consumo personalizzati (telefoni, giocattoli).
Caso in questione: JS utilizza la tecnologia SLA per aiutare le cliniche dentali a stampare apparecchi ortodontici personalizzati in base ai dati dentali del paziente.
2.Suscabilità della stampa 3D
La stampa 3D richiede solo la quantità di materiale necessario e riduce la generazione di rifiuti rispetto alla produzione tradizionale sottrattiva, cioè taglio ed è quindi particolarmente adatto per materiali costosi come leghe di titanio e compositi in fibra di carbonio.
Confronto dei dati:
Processo tradizionale: tasso di spreco fino al 70% durante il taglio dell'alluminio aeronautico.
Stampa 3D: è possibile riutilizzare la polvere con una frequenza di scarto inferiore al 10%.
Esempio: JS fornisce componenti strutturali leggeri aproduttori di dronicon guadagno di utilizzo del materiale del 50%.
3. Vantaggio di velocità
La stampa 3D elimina le necessità di sviluppo dello stampo e coordinamento multi-processo, accorcia notevolmente il ciclo di sviluppo del prodotto ed è particolarmente adatto a prototipazione rapida e produzione di piccoli batch.
Confronto di efficienza tecnologica:
| Tecnica | Tempo di produzione prototipo (cambio complesso) | Scenari applicabili |
| Casting tradizionale | 2-4 settimane (compresa la creazione di muffe) | Numero elevato, pezzi standard. |
| FDM | 12-24 ore | Rapida validazione della fattibilità del design. |
| SLA | 6-8 ore (alta precisione) | Prototipi funzionali, componenti trasparenti. |
Quali sono i vantaggi della tecnologia di stampa 3D di JS?
A differenza dei tradizionali negozi di stampa, JS offre soluzioni differenziate con attrezzature e competenze di livello industriale:
1.ultra-alta precisione e struttura complessa
Supporto tolleranze ± 0,005 mm, molto più alte rispetto agli standard del settore, per la produzione di parti di precisione (ad esempio dispositivi medici, componenti aerospaziali, ecc.). Geometrie complesse senza pressione, strutture cave, superfici irregolari e altre forme possono essere raggiunte senza stampo.
2. Diversità del Materiale
Offriamo più di 50Opzioni materialiDa metalli (alluminio, titanio, acciaio inossidabile), materie plastiche ingegneristiche (sbirciatina), materiali biocompatibili e altro ancora per soddisfare le esigenze dei settori automobilistico, elettronico e sanitario.
3. Produzione efficiente e consegna puntuale
Con linee di produzione automatizzate e sistemi di pianificazione intelligenti, il 98% degli ordini è stato consegnato in tempo e il ciclo di progetto medio era più breve del 15%.
Consenti una facile transizione tra la personalizzazione dei piccoli batch per piccoli batch (ad es. Prove a pezzo singolo) e la produzione di massa.
4. Ottimizzazione per i gradini
- L'ottimizzazione dell'algoritmo di utilizzo del materiale può ridurre i rifiuti e il costo complessivo del 20%.
- Vengono forniti servizi di revisione della progettazione gratuiti per evitare difetti di pre-stampa e ridurre i costi di rielaborazione.
5. Manufacturing insostenibile
Attraverso l'uso di materiali verdi e attrezzature ad alta efficienza energetica, le emissioni di carbonio sono diminuite del 15% e il tasso di riciclaggio dei rifiuti ha raggiunto fino al 20%, allineandosi con l'orientamento della produzione verde.
Riepilogo
La stampa 3D ridefinisce il potenziale della produzione in quanto converte i modelli digitali in oggetti fisici. Con lo stacking a strati di FDM, la solidificazione precisa da SLA o la fusione in polvere da parte di SLS, la stampa 3D ha spinto le industrie per superare i limiti tradizionali con il suo design agile, l'elevata efficienza dei materiali e la rapida iterazione.
Facilitato daServizio di stampa 3D, la produzione di strutture complesse diventa possibile, dagli impianti medici su misura alla rapida prototipazione di componenti aerospaziali leggeri. Man mano che la tecnologia si diffonde ed l'ecosistema di servizi si sviluppa, ma non solo la stampa 3D abbassa la barriera dell'innovazione, ma sposta anche la produzione di personalizzazione da applicazioni di nicchia alle applicazioni di massa.
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FAQ
1. perché alcuni modelli stampati in 3D richiedono strutture di supporto?
Nella stampa 3D, se il modello ha una sospensione o un angolo di inclinazione troppo alto (ad esempio, più di 45 °), il materiale può facilmente crollare sotto gravità mentre si accumula l'uno sull'altro.La struttura di supporto funge da quadro temporaneo per supportare la sezione delle sospensioni, garantendo l'accuratezza e la completezza della stampa.
2.Perché la stampa di livello industriale è più costosa della stampa desktop?
L'elevato costo della stampa industriale è dovuto a requisiti più elevati per materiali come leghe di titanio e materie plastiche ingegneristiche, manutenzione di apparecchiature di precisione come la calibrazione laser e i sistemi ad alta temperatura e i costi di supporto tecnico.Allo stesso tempo, devono essere garantite un'elevata precisione, stabilità ed efficienza di produzione di massa, mentre la stampa desktop si concentra su basso costo e facilità d'uso.
3. Qual è la differenza tra la stampa 3D in metallo e la stampa di plastica?
La stampa metallica richiede polvere fusa ad alta temperatura (come SLS), il che rende il prodotto finito più forte, ma l'attrezzatura è costosa e utilizzata principalmente in aree di fascia alta come gli impianti aerospaziali e medici.La stampa in plastica è formata da deposizione fusa o fotosintesi. È a basso costo, semplice da operare, adatto a prototipi e prodotti quotidiani e leggeri ed economici.
4. Quali sono i passaggi chiave nel ritrattamento della stampa 3D?
La post-elaborazione per la stampa 3D comporta la rimozione delle strutture di supporto, la lucidatura superficiale per rimuovere i segni di strato, il trattamento termico per migliorare la resistenza e le fasi di abbellimento come la spruzzatura o la lucidatura superficiale per garantire che il prodotto finito sia liscio, resistente e soddisfa i requisiti di progettazione.
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