3D打印机的种类及其特点| Hardware libre

在上一篇文章中，我们对 3D 打印机的世界做了一种介绍。现在是深入研究这项技术的时候了，更多地了解这些团队隐藏的秘密，以及 现有的 3D 打印机类型. 选择正确的东西时至关重要的一点，因为它们都有其优点和缺点，因此总会有一种更符合您的需求。

根据打印技术划分的 3D 打印机类型

3D打印机的种类非常多，而且 可以根据各种标准进行分类. 以下是一些最重要的：

主要家庭

正如传统打印机也有几个家族一样，3D打印机主要可以分为 3组:

墨：它不是普通的墨水，而是纤维素或石膏等粉末化合物。打印机将从这团灰尘中构建模型。

优点	缺点
大批量生产的廉价方法。	需要进行硬化处理的非常脆弱的部件。

激光/LED（光学）: 是用于 3D 树脂打印机的技术。它们基本上在储液器中包含液体，并经受激光照射以固化树脂和紫外线固化以硬化。这使得树脂（丙烯酸基光敏聚合物）被转换成具有所需形状的实心件。

优点	缺点
您可以打印非常复杂的形状。	它们是昂贵的。
非常高的印刷精度。	更多用于工业或专业用途。
出色的表面光洁度，几乎不需要后处理。	它们会产生有毒蒸气，因此不太适合家庭使用。

注射: 是那些主要使用细丝（通常是热塑性的）如PLA、ABS、图瓦卢、尼龙等。这个系列背后的想法是通过沉积这些材料的熔融层来创建形状（它们可以是多种多样的）。结果是一个坚固的部件，虽然比激光慢且精度较低。

优点	缺点
负担得起的模型。	他们很慢。
推荐给业余爱好者、家庭使用和教育。	它们分层形成模型，并且根据灯丝的厚度，饰面的质量可能较差。
多种材料可供选择。	一些部件依赖于必须打印的支撑来固定部件。
稳健的结果。	他们需要更多的后期处理。
有许多品牌和型号可供选择。

一些特定的 3D 打印机，例如混凝土或生物打印，可能基于这些系列之一，但进行了一些修改。

一旦知道了这些系列，在接下来的部分中，我们将详细了解它们中的每一个以及可能存在的技术。

树脂和/或光学 3D 打印机

该 树脂和光学 3D 打印机 它们是最复杂的之一，并且在饰面方面效果最好，但它们通常也更昂贵。此外，在某些情况下，他们还需要额外的机器，例如清洗和固化，因为这些功能没有集成到打印机本身中（或者在 MSLA 中清洗部件很麻烦的情况下）。

拉瓦多：打印3D零件后，需要进行清洗工序。但是，您可以将完成的零件从构建平台上取下并使用洗衣机，而不是刷洗和喷洒清洁零件。这些将充当自动洗车机，螺旋桨在内部以磁性方式旋转并搅拌密封舱内的清洁液（装满异丙醇-IPA-的罐）。
关怀：清洁后，还需要固化工件，即暴露在紫外线下，从而改变聚合物的性能并使其硬化。为此，固化站将部件从浸没的清洗液中取出，在转动部件的同时将其干燥以到达所有侧面。完成此操作后，UV LED 条将开始固化该部件，就像它是一个烤箱一样。

SLA（立体光刻）

这 立体光刻技术 这是一种相当古老的方法，已针对 3D 打印机进行了改进。使用了一种感光液体树脂，它会在激光束撞击的地方硬化。这就是在完成成品之前创建层的方式。

优点	缺点
光滑的表面光洁度。	成本高。
能够打印复杂的图案。	不太环保。
最适合小零件。	印刷后需要固化处理。
快速地	您不能打印大零件。
多种材料可供选择。	这些打印机不是最耐用和最坚固的。
紧凑且易于运输。

SLS（选择性激光烧结）

这是另一个过程 选择性激光烧结 类似于 DLP 和 SLA，但将使用粉末代替液体。激光束将逐层熔化并粘附灰尘颗粒，直到形成最终模型。这种方法的优点是您可以使用许多不同的材料（尼龙、金属……）来制造使用模具或挤压等传统方法难以制造的零件。

优点	缺点
批量打印可以轻松完成。	材料数量有限。
印刷价格相对实惠。	它不允许回收材料。
不需要支撑。	潜在的健康风险。
非常详细的作品。	碎片很脆。
适合实验使用。	后期处理很棘手。
您可以打印更大的零件。

DLP（数字光处理）

这项技术 数字光处理 是另一种类似于 SLA 的 3D 打印，也使用光硬化的液体光敏聚合物。但是，不同之处在于光源，在这种情况下是数字投影屏幕，专注于树脂需要硬化的点，与 SLA 相比加快了打印过程。

优点	缺点
打印速度快。	不安全的消耗品。
精度很高。	耗材成本高。
它可以适用于各种应用领域。
低成本的3D打印机。

MSLA（屏蔽SLA）

它基于 SLA 技术，并具有许多相同的特性，但它是一种 掩蔽 SLA 技术。 也就是说，它使用 LED 阵列作为紫外光源。换句话说，它有一个 LCD 屏幕，通过该屏幕发出的光与层的形状相匹配，一次曝光所有树脂并实现更高的打印速度。也就是说，屏幕正在投影切片或切片。

优点	缺点
光滑的表面光洁度。	成本高。
能够打印复杂的图案。	不太环保。
打印速度。	印刷后需要固化处理。
多种材料可供选择。	您不能打印大零件。
紧凑且易于运输。	这些打印机不是最耐用和最坚固的。

DMLS（直接金属激光烧结）或 DMLS（PolyJet 直接金属激光烧结）

在这种情况下，它以类似于 SLS 的方式生成物体，但不同之处在于粉末不会熔化，而是被激光加热到 可以在分子水平上融合. 由于应力，这些部件通常有点脆，尽管它们可以进行后续的热处理以使其更具抵抗力。该技术在工业中广泛用于制造金属或合金零件。

优点	缺点
在工业上非常有用。	面孔。
它们可用于打印金属零件。	它们通常很大。
不需要支撑。	零件可能很脆。
非常详细的作品。	它需要一个后处理，包括退火以融合金属或其他类型的材料。
您可以打印许多不同尺寸的作品。

挤出或沉积（注射）

当我们谈论使用的打印机系列时 沉积技术 使用材料挤出机，可以区分以下技术：

FDM（熔融沉积建模）

这些建模技术 沉积熔融材料 逐层组合对象。当灯丝被加热和熔化时，它会通过挤出机，并且打印头在打印模型文件指示的 XY 坐标中移动。对于另一个维度，对连续层使用 Z 偏移。

优点	缺点
关闭。	它们是工业的大机器。
多种材料可供选择。	它们并不便宜。
优质的饰面。	他们需要更多的维护。

FFF（熔丝制造）

FDM和FFF的区别？ 虽然有时用作同义词，但 FDM 是一个术语，指的是 Stratasys 在 1989 年开发的一种技术。相比之下，FFF 一词有相似之处，但由 RepRap 的创建者在 2005 年创造。

随着3D打印机的普及和 FDM专利于2009年到期，为具有非常相似的称为 FFF 的技术的新型低成本打印机铺平了道路：

FDM: 用于工程和高质量结果的大型封闭机器。
FFF：开放式打印机，更便宜，并且对于需要具有非常特定属性的零件的应用程序的结果更差且更不一致。

优点	缺点
它们很便宜。	零件表面粗糙。
灯丝可以重复使用。	翘曲（变形）很常见。也就是说，您正在打印的对象的一部分由于层之间的温差而向上弯曲。
它们很简单。	喷嘴容易堵塞。
有多种材料可供选择。	他们需要很长时间才能打印。
它们结构紧凑，易于运输。	由于层之间缺乏粘附而导致的层移位问题。
您可以找到它们都已完成，也可以在组装套件中找到它们。	情有独钟。
	床或支架需要经常校准。

其他类型的高级 3D 打印机

除了上述类型的 3D 打印机或打印技术之外，还有其他一些可能不适合家庭使用，但 对工业或研究感兴趣:

MJF（多射流融合）或 MJ（材料喷射）

您可以找到的另一种 3D 打印技术是 MJF 或简称 MJ。顾名思义，它是一个 使用材料注入的工艺. 采用这种打印方法的 3D 打印机类型主要用于珠宝行业，通过注入数百个微小的光敏聚合物液滴，然后通过 UV（紫外线）光固化（固化）过程来实现高质量。.

优点	缺点
打印速度快。	它目前没有市售的陶瓷材料。
适合商务使用。	技术不太普及。
印刷及后处理过程自动化程度高。

SLM（选择性激光熔化）

它是一项先进的技术，具有非常高功率的激光源，这种类型的 3D 打印机价格相当高，因此它是为专业用途而设计的。在某种程度上，它们类似于 SLS 光学技术，通过激光进行选择性融合。非常用在 选择性熔化金属粉末 并逐层生成非常健壮的片段，因此您可以避免某些后续处理。

优点	缺点
您可以打印形状复杂的金属零件。	材料数量有限。
结果是一个精确而坚固的零件。	它们又贵又大。
不需要支撑。	它的能耗很高。
适合工业用途。

EBM（电子束熔化）

技术 电子束聚变 它是一种与 SLM 非常相似的增材制造工艺，深深植根于航空航天工业。它还能够生成非常密集且坚固的模型，但不同之处在于，它不是使用激光，而是使用电子束来熔化金属粉末。这种工业用技术可以在 1000ºC 的温度下熔化。

优点	缺点
您可以打印形状复杂的金属零件。	材料数量非常有限，因为它目前只能用于某些金属，例如钴铬合金或钛合金。
结果是一个精确而坚固的零件。	它们又贵又大。
不需要支撑。	它的能耗很高。
适合工业用途。	他们需要合格的人员和保护措施才能使用。

BJ（粘合剂喷射）

它是另一种现有类型的 3D 打印机，采用工业级技术。在这种情况下，它 使用粉末作为基础 用于制造零件，用粘合剂形成层。也就是说，它使用材料的粉末和一种粘合剂，这种粘合剂随后会被去除，从而只剩下基础材料。这些类型的打印机可以使用石膏、水泥、金属颗粒、沙子甚至聚合物等材料。

优点	缺点
制造零件的材料种类繁多。	它们的尺寸可能很大。
您可以打印大型对象。	它们是昂贵的。
不需要支撑。	不适合家用。
适合工业用途。	可能需要使模型适应每种情况。

混凝土或 3DCP

它是一种越来越受到人们关注的印刷方式 用于建筑业. 3DCP代表3D Concrete Printing，即水泥的3D打印。一种计算机辅助过程，通过挤压创建水泥结构以形成层，从而建造墙壁、房屋等。

优点	缺点
他们可以快速构建结构。	它们的尺寸可能很大。
他们对建筑行业非常感兴趣。	它们既昂贵又复杂。
它们可以使建造更便宜、更可持续的住房成为可能。	每个案例都需要专门调整 3D 打印机。
对其他星球的殖民化的重要发展。

LOM（层压物体制造）

LOM 包含一些类型的 3D 打印机，用于 轧制制造. 为此，使用织物、纸片、片材或金属板、塑料等，一层一层地沉积各层并使用粘合剂将它们连接起来，此外还使用工业切割技术来生成形状，例如可以激光切割。

优点	缺点
他们可以建造坚固的结构。	它们不是紧凑型 3D 打印机。
可以在非常多样化的原材料之间进行选择。	它们既昂贵又复杂。
它们可能在航空领域或某些复合材料的竞争领域有应用。	他们需要合格的人员。

DOD（按需投放）

另一种技术 按需下降 使用两个“墨水”喷射器，一个为物体沉积建筑材料，另一个为支撑物沉积可溶解材料。通过这种方式，它一层一层地构建，使用额外的工具来形成模型，例如抛光正在施工区域的飞刀。通过这种方式，它可以实现完美的平面，这就是为什么它被广泛用于需要更高精度的行业，例如制造模具。

优点	缺点
非常适合工业用途。	它们的尺寸可能很大。
饰面精度高。	它们既昂贵又复杂。
他们可以打印大型物体。	他们需要合格的人员。
不需要支撑。	材料有限。

MME（金属材料挤压）

这种方法与 FFF 或 FDM 非常相似，即它由聚合物的挤出组成。不同的是，这 聚合物具有高金属粉末负载. 因此，在创建形状时，可以进行后处理（剥离和烧结）以创建坚固的金属零件。

UAM（超声波增材制造）

这种另一种方法使用一层一层的金属板，并通过超声混合曲面并创建实体零件。

生物打印

最后，在 3D 打印机的类型中，不能缺少最先进和最有趣的医疗用途之一，以及行业中的其他应用。是关于 生物打印技术，这可以基于以前的一些技术，但具有特殊性。例如，在某些情况下，它们是基于层沉积、生物墨水喷射（bioink）、激光辅助生物打印、压力、微挤压、SLA、直接细胞挤压、磁技术等。一切都取决于您想要给予它的用途，因为每一种都有其潜在的优势和局限性。

3D生物打印有 三个基本阶段 分别是：

预生物打印：是创建模型的过程，例如使用 3D 打印软件进行 3D 建模。但是，在这种情况下，需要更复杂的步骤来获得所述模型，包括活检、计算机断层扫描、磁共振成像等测试。通过这种方式，您可以获得将要发送打印的模型。
生物打印：当使用不同的必要材料时，例如带有细胞、基质、营养物质、生物墨水等的液体溶液，并将它们放入打印墨盒中，以便打印机开始创建组织、器官或物体。
后生物打印：是打印之前的过程，和3D打印一样，也有各种之前的过程。它们可以产生稳定的结构、组织成熟、血管形成等。在许多情况下，为此需要生物反应器。

优点	缺点
印刷生活织物的可能性。	复杂。
它可以解决器官移植短缺的问题。	这些先进设备的成本。
消除对动物试验的需要。	除了后处理之外，还需要进行预处理。
速度和精度。	仍处于实验阶段。

3D打印机的材料类型

对 3D 打印机进行编目的另一种方法是 他们可以打印的材料类型，虽然一些家用和工业3D打印机接受多种材料进行打印（只要它们具有相似的特性，例如熔点，……），就像传统打印机可以使用不同类型的纸张一样。

金属3D打印机

所有金属都不太适合不同类型的 3D 打印机。事实上，使用上面看到的一些技术，只能处理少数几个。这 最常见的金属粉末 用于增材制造的有：

不锈钢（各种类型）
工具钢（不同碳成分）
钛合金。
铝合金。
镍基高温合金，例如 Inconel（一种奥氏体 Ni-Cr 合金）。
钴铬合金。
铜基合金。
贵金属（黄金、白银、铂金……）。
外来金属（钯、钽……）。

3D食品打印机

资料来源：REUTERS/Amir Cohen

发现越来越普遍 3D打印机制作食物 使用增材制造方法。在这种情况下，一些最常见的是：

功能性成分（益生元、益生菌、矿物质、维生素、脂肪酸、植物化学物质和其他抗氧化剂）。
纤维。
脂肪
不同类型的碳水化合物，例如面粉和糖。
蛋白质（动物或植物）形成肉状质地。
水凝胶，例如明胶和藻酸盐。
巧克力。

塑料 3D 打印机

当然，3D 打印，尤其是家用 3D 打印机使用最多的材料之一是 聚合物:

如此受欢迎和众多，我们将专门为他们写一篇文章。

塑料如PLA、ABS、PET、PC等。
PEEK、PEKK、ULTEM等高性能聚合物
纺织类合成聚酰胺，如尼龙或尼龙。
水溶性如HIPS、PVA、BVOH等。
像 TPE 或 TPU 一样柔韧，就像硅胶手机壳一样。
聚合基树脂。

此外，如果您打算使用 3D 打印机打印用于食品的物体，例如杯子、玻璃杯、盘子、餐具等，您应该知道 食品安全塑料:

PLA、PP、共聚酯、PET、PET-G、HIPS、尼龙6、ABS、ASA和PEI。如果您将使用它们在洗碗机中清洗或承受更高的温度，请丢弃尼龙、PLA 和 PET，因为它们在 60-70ºC 的温度下容易变形。

生物材料

资料来源：BloodBusiness.com

恩CUANTO一个 3D生物打印，您还可以找到种类繁多的产品和材料：

合成聚合物。
聚-L-乳酸。
生物分子，例如 DNA。
悬浮细胞（特定细胞或干细胞）的低粘度生物墨水。含透明质酸、胶原蛋白等。
用于假肢的金属。
蛋白质。
复合材料。
明胶琼脂糖。
感光材料。
丙烯酸树脂和环氧树脂。
聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)
聚乙醇酸 (PGA)
聚醚醚酮 (PEEK)
聚氨酯
聚乙烯醇 (PVA)
聚乳酸-乙醇酸 (PLGA)
壳聚糖
其他糊剂、水凝胶和液体。

复合材料和混合材料

还有其他的 杂化化合物 对于 3D 打印机，尽管它们往往更具异国情调且非常多样化：

PLA 基（70% PLA + 30% 其他材料），如木材、竹子、羊毛、软木丝等。
复合材料（碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉尔等）。
氧化铝（聚合物和铝粉的混合物）。
陶瓷。一些例子是瓷器，兵马俑等。
- 金属氧化物：氧化铝、锆石、石英等。
- 非氧化物基：碳化硅、氮化铝等。
- 生物陶瓷：如羟基磷灰石（HA）、磷酸三钙（TCP）等。
水泥基化合物，例如不同类型的砂浆和混凝土。
纳米材料和智能材料。
还有更多即将推出的创新材料。

根据用途

最后但同样重要的是，还可以对各种类型的 3D 打印机进行分类 根据用途 将给予什么：

工业 3D 打印机

该 工业3D打印机 它们是一种非常特殊的打印机。它们通常拥有先进的技术，而且尺寸相当大，价格高达数千欧元。它们专为工业使用而设计，可快速、精确地大批量生产。可用于航空、电子与半导体、医药、汽车、建筑、航天、赛车等领域。

MGI 工业3d打印机价格可以振荡 从 4000 欧元到 300.000 欧元 在某些情况下，取决于尺寸、品牌、型号、材料和功能。

大型 3D 打印机

虽然这种类型 大型3d打印机 可以包含在工业模型中，确实有一些模型是为工业之外使用而设计的，例如一些能够为需要它的制造商打印大型零件的打印机，对于小公司等。我指的是那些不像工业模型那么大和贵的模型，比如 Anycubic Chiron、Snapmaker 3D、Tronxy X5SA、Tevo Tornado、Creality CR 10S、Dremer DigiLab 3D20 等。

便宜的 3D 打印机

许多安装套件家用3D打印机，或一些 开源项目诸如Prusa、Lulzbot、Voron、SeeMeCNC、BigFDM、Creality Ender、Ultimaker等，以及其他销售紧凑型3D打印机的品牌，也将3D打印带入了很多家庭。以前只有少数公司能负担得起的，现在价格与传统打印机相似.

通常，这些打印机是 供私人使用，例如 DIY 爱好者或制作者，或某些需要偶尔创建某些模型的自由职业者。但它们并不是为创建大型模型而设计的，既不大规模也不快速。而且，在大多数情况下，它们是用树脂或塑料丝制成的。

3d 铅笔

最后，为了完成这篇文章，我不想让自己落后 3D铅笔. 它们本身不是 3D 打印机的类型之一，但它们确实有一个共同的目标，并且可以非常实用地为儿童等创建一些简单的模型。

他们有非常便宜的价格, 基本上 是微型笔形手持式 3D 打印机 用它来制作大量的图纸。它们通常使用PLA、ABS等塑料长丝，操作非常简单。它们基本上插入电源插座并像烙铁或热胶枪一样加热。这就是他们如何熔化将流过尖端的塑料以创建图纸。

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3D打印机的种类和特点

根据打印技术划分的 3D 打印机类型