Module 01 · Course Orientation & Origins of Desktop 3D Printing课程导读与桌面 3D 打印的起源
01-01-02 - Popular Desktop 3D Printing Technologies常见桌面 3D 打印技术
初识3D打印
首次接触3D打印设备的人常问：
- 什么是3D打印？
- 它是如何工作的？
但更有意义的问题是：
- 这是什么机器？它使用的是哪种3D打印技术？
🖋️ 3D打印 是增材制造（Additive Manufacturing, AM）的一个总称，涵盖了多种不同的制造工艺。
它是指一种从数字文件生成物理物体的制造机器人。
增材制造与3D打印
增材制造与3D打印技术的特点：
- 增材制造是一个多样化家族，包含了许多不同的制造工艺。
- 在实际操作中，设计师、工程师或小型企业主可能只会接触到一部分增材制造技术。
发展背景
- 增材制造已诞生30余年。
- 数千项专利和数十万发明者推动了这一领域的创新。
3D打印的七大核心技术
1 挤出式（Extrusion-based）
- 包括：
- 熔融沉积成型（FDM）
- 熔丝制造（FFF）
- 膏体挤出（Paste Extrusion）
- Robo Casting
- 原理：
- 使用加热或凝胶材料，通过控制的挤出动作，将材料层叠堆积成物体。
- 示例：
- FFF 像一个由机器人操控的“热熔胶枪”。
- 膏体挤出则更像用糖霜装饰蛋糕。
2 光聚合（Photo-polymerization）
- 包括：
- 立体光固化（SLA）
- 数字光处理（DLP）
- 原理：
- 利用激光或光学投影仪将能量照射到光固化液体材料上，使其逐层固化并融合。
3 粉末床熔融（Powder-bed Fusion）
- 包括：
- 选择性激光烧结（SLS）
- 选择性热烧结（SHS）
- 原理：
- 将一层薄薄的粉末铺展在打印台上，通过热能或激光将粉末颗粒部分熔融并融合，逐层构建物体。
- 特点：烧结仅需足够的热量使粉末结合，而非完全熔化（区别于焊接）。
4 定向能量沉积（Direct Energy Deposition, DED）
- 原理：
- 通过激光或电子束将材料直接熔融并沉积到目标位置，同时进行层叠打印。
- 应用：多用于金属部件修复或复杂结构制造。
5 粘合剂喷射（Binder Jetting）
- 原理：
- 喷射粘合剂到粉末材料上，将其逐层绑定成物体。
- 特点：打印速度快，可使用金属、陶瓷或沙子等多种材料。
6 材料喷射（Material Jetting）
- 原理：
- 类似喷墨打印机，通过喷射液态材料，逐层形成物体并立即固化。
- 特点：适用于高精度打印，能够一次性喷射多种材料和颜色。
7 薄片层压（Sheet Lamination）
- 原理：
- 通过粘合或焊接方式，将一层层的薄片材料（如金属、塑料或纸）层压成型。
- 特点：成本较低，主要用于模型制造而非功能性部件。
持续演化的技术与市场
技术的模糊界限
- 不同3D打印技术的边界正在逐渐模糊，创新促使技术相互借鉴以满足实际需求。
- 例如：将多种技术结合的混合方法和零重力打印技术正在兴起。
潜力与未来
- 随着更多基础专利到期，未来的技术突破可能会进一步革新市场：
- 桌面级金属打印（如 Desktop Metal）。
- 新型 SLA/DLP 变体。
- 即将商用的研究性混合技术。
3D打印的生态系统
数字化制造的交叉点
- 3D打印与其他数字化制造方法（如机器人、自动化控制等）密切相关。
- 它们共同推动了制造业的发展。
学习建议
- 不必过于纠结技术分类的纯粹性和命名问题，因为技术发展瞬息万变。
- 例如：一些曾被认为不会应用于桌面的技术现在正逐渐进入桌面市场。
资源推荐
如需了解更多增材制造技术或市场动态，可参考以下资源：
- 近期发布的桌面金属打印技术。
- 新型 SLS 技术及光固化变体。
- 在线资源和研究工具（如互联网档案馆的 Wayback Machine）。
总结：兴奋的技术时代
3D打印领域充满活力，技术的交汇与创新不断拓展其应用边界。在未来，这一领域将继续推动制造业的革新！