3impresión, Una tecnología de fabricación aditiva desarrollada desde la década de 1980, Se usó originalmente para la prototipos rápidos y ahora se usa ampliamente en ingeniería, Campos médicos y otros. Es conocido por su alta rentabilidad., diseño flexible y selección de materiales diversos, que puede producir formas complejas con menos uso de material. Con progreso tecnológico, 3D La impresión se ha vuelto más popular y económica, y se espera que el tamaño del mercado llegue $46.80 mil millones por 2026. Desde tecnología de estereolitografía hasta tecnología de modelado de deposición fusionada, Para el lanzamiento de impresoras 3D de código abierto, 3D La tecnología de impresión continúa innovando, y su alcance y precisión de su aplicación continúan mejorando, indicando que afectará profundamente nuestra forma de vida y trabajo. En este artículo, Presentaremos lo que es la impresión 3D, Los componentes principales de las impresoras 3D, Materiales de impresión de uso común, Tipos de tecnología de impresión 3D, 3D áreas de aplicación de impresión, y ventajas y desafíos de la impresión 3D, Para que los consumidores se refieran al comprar impresoras 3D.
Principio de trabajo de la impresión 3D
3D La tecnología de impresión construye objetos tridimensionales al apilar los materiales capa por capa. El principio de trabajo comienza con un modelo digital, que generalmente se crea por diseño asistido por computadora (CANALLA) software. El modelo se divide en capas delgadas por el software de impresión 3D, cada uno representa una sección transversal del objeto. La impresora 3D lee la información de estas capas y comienza el proceso de impresión.
- Preparación de material: La impresora selecciona el material apropiado de acuerdo con el modelo, como alambre de plástico, resina de polvo o líquido.
- Movimiento de cabezal de impresión: El cabezal de impresión se mueve a lo largo de un camino predeterminado, Colocar con precisión el material en la plataforma de impresión.
- Curado de material: El material se calienta en la cabeza de impresión o se cura con láser para formar una capa sólida.
- Capa sobre capa: Después de que se imprima cada capa, La plataforma de impresión cae o el cabezal de impresión aumenta, Dejando espacio para que la siguiente capa imprima.
- Terminar la impresión: Repita los pasos anteriores hasta que se impriman todas las capas, Formando un objeto tridimensional completo.
- Fabricación aditiva
3D La impresión es una forma de fabricación aditiva (SOY), que construye objetos tridimensionales agregando materiales capa por capa, a diferencia de la fabricación restructiva tradicional (como cortar y fresar). La fabricación aditiva permite que las piezas de forma compleja se fabriquen directamente a partir de modelos digitales sin la necesidad de herramientas o moldes complejos..
Los componentes principales de una impresora 3D
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Componentes clave
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Función
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extrusora
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1. Responsable de calefacción y extrusión de materiales (como alambre de plástico) Para construir objetos Capa por capa.
2. En modelado de deposición fusionado (MDF) impresoras, La cabeza de impresión generalmente incluye un elemento de calentamiento y una boquilla de extrusión..
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Plataforma de construcción
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1. La base en la que se construye el objeto durante la impresión.
2. Algunas impresoras usan una plataforma con calefacción para evitar que el material se define durante la impresión.
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Sistema de control de movimiento
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1. Incluye motores paso a paso y controladores que controlan el movimiento preciso del cabezal de impresión y la plataforma de impresión.
2. Asegúrese de que el cabezal de impresión se mueva con precisión a lo largo de la ruta predeterminada para lograr un apilamiento preciso.
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Marco
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1. La estructura que soporta la impresora generalmente está hecha de metal o plástico..
2. Debe ser lo suficientemente fuerte como para mantener la estabilidad durante la impresión.
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Elemento calefactor
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En tecnologías de impresión que requieren materiales calentados, como FDM, Se utiliza un elemento de calentamiento para derretir el material.
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Sensores
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Se utiliza para monitorear varios parámetros durante el proceso de impresión, como la temperatura, posición, etc..
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Unidad de control
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1. Incluye la placa principal y la fuente de alimentación para controlar todas las operaciones de la impresora.
2. Recibir instrucciones de la computadora y controlar el movimiento del cabezal de impresión y la plataforma.
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Software
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Software para diseñar modelos 3D, procesamiento de corte (convertir modelos en datos de capa que las impresoras pueden entender), y controlar las operaciones de la impresora.
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Sistema de suministro de materiales
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Proporcionar materiales para el cabezal de impresión, como alambre de plástico en el carrete o en polvo en el recipiente.
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Sistema de enfriamiento
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En algunos casos, Se requiere un sistema de enfriamiento para ayudar a los materiales a curar rápidamente.
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Interfaz de usuario
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Permite a los usuarios interactuar con la impresora, establecer parámetros, Iniciar y monitorear trabajos de impresión.
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Estos componentes trabajan juntos para permitir que las impresoras 3D construyan objetos tridimensionales capa por capa basada en modelos digitales. Diferentes tipos de impresoras 3D (como FDM, SLA, SLS, etc.) Puede tener diferentes componentes y configuraciones para adaptarse a sus tecnologías de impresión específicas.
Materiales de impresión 3D comunes
Tenga en cuenta que la temperatura de impresión específica y la temperatura del lecho caliente pueden variar según la marca del material y el modelo de impresora, Por lo tanto, debe consultar la tabla o prueba de datos de material específica para determinar la mejor configuración antes de imprimir.
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Tipo de material
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Ventajas
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Desventajas
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Temperatura de la boquilla
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Temperatura de la cama caliente
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PLA (Ácido poliláctico)
(Los consumibles más utilizados en las impresoras 3D FDM, Adecuado para principiantes para usar )
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200 ° C a 220 ° C
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50 ° C a 60 ° C
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PLA duro
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Alrededor 210 ° C
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20°C-60°C
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PLA+
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PLA de madera
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PLA de metal
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210°C-230°C
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20°C-60°C
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PETG (Glicol de tereftalato de polietileno)
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220 ° C a 250 ° C
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50 ° C a 80 ° C
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abdominales (Acrilonitrilo butadieno estireno)
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210 ° C a 250 ° C
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80 ° C a 110 ° C
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TPU
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210 ° C a 230 ° C
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30 ° C a 60 ° C
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Nylon (Pensilvania)
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240 ° C a 270 ° C
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50 ° C a 70 ° C
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Fibra de carbono
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190°C-220°C
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0-60°C
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asa
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240°C-260°C
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90°C-110°C
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PVA (Alcohol polivinílico)
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180 ° C a 220 ° C
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45 ° C a 60 ° C
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Tipos de tecnologías de impresión 3D
3D La tecnología de impresión se divide principalmente en lo siguiente 7 tipos, Cada tecnología tiene sus áreas de aplicación específicas y ventajas.
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Tipo
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Ventajas
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Desventajas
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Escenarios de aplicación
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Estereolitmicromografía, SLA
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Modelado por deposición fundida, MDF
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Sinterización por láser selectiva, SLS
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Fusión de chorro múltiple, MJF
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Puñetazo, Bj
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Deposición de energía dirigida, Deducir
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3D áreas de aplicación de impresión
- Industria manufacturera: Se usa para fabricar herramientas, moldes, regiones, etc..
- Industria médica: Impresión de prótesis personalizadas, implantes dentales, tejidos biológicos, etc..
- Industria de la construcción: Impresión de componentes del edificio o estructuras completas de edificio.
- Educación: Como herramienta de enseñanza para ayudar a los estudiantes a comprender el espacio y el diseño tridimensionales..
- Arte y diseño: Creación de obras de arte complejas y prototipos de diseño.
- Productos de consumo: Imprimir bienes de consumo personalizados, como joyas, juguetes, etc..
3D Ventajas y desafíos de impresión
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Ventaja
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Desafío
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Flexibilidad de diseño: Puede imprimir casi cualquier forma y estructura.
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Limitaciones materiales: La calidad de impresión y el rendimiento de ciertos materiales aún son limitados.
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Producción personalizada: Adecuado para una pequeña producción de lotes o una sola pieza.
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Velocidad de impresión: La velocidad de impresión es más lenta que los métodos de fabricación tradicionales.
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Rentabilidad: Reducir el desperdicio de materiales y reducir los costos.
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Postprocesamiento: El objeto impreso puede requerir pasos de postprocesamiento adicionales.
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Prototipos rápidos: Acelerar el ciclo de desarrollo de productos.
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Conclusión
El futuro de la tecnología de impresión 3D se verá más extendido, eficiente, y económico.
Las impresoras 3D de escritorio pueden proporcionar rendimiento a nivel profesional y precio de uso a nivel de consumidor y facilidad de uso, erosionando gradualmente la industria manufacturera tradicional. La tecnología de impresión 3D de escritorio está mejorando el rendimiento del material, eficiencia de producción, y experiencia de usuario, y se espera que continúe desarrollándose en el futuro. Las impresoras 3D de escritorio e industriales son complementarias en lugar de sustitutos, y las empresas están más inclinadas a comprar múltiples impresoras 3D de escritorio de menor precio para aumentar la capacidad de producción y facilitar el control de costos. La afluencia de impresoras 3D de escritorio en realidad está expandiendo el mercado para todos los participantes, Indicando una de las tendencias más disruptivas en la industria de la impresión 3D.
Con avances tecnológicos, La impresión 3D de escritorio se convertirá en una opción viable en una gama en expansión de aplicaciones, especialmente en términos de rentabilidad en la producción de piezas por lotes y el potencial de automatización de piezas de alta calidad, que expandirá significativamente la industria. La tecnología de impresión 3D de escritorio desempeñará un papel cada vez más importante en el campo de fabricación futuro debido a su flexibilidad, rentabilidad, y mejorando constantemente la tecnología.
