十多年前出現(xiàn)的 3D 打印機(jī)是增材制造中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。有一段時(shí)間，人們最熟悉的技術(shù)是與 Z Corp.、3D Systems 和 Objet Geometry 等公司的部門聯(lián)系在一起，這些公司利用“噴墨”型打印頭來(lái)分配材料液滴——液體光聚合物或樹脂基材料。液體粘合劑——分層構(gòu)建零件，并通過激光束或紫外線燈固化或固結(jié)。然而，術(shù)語(yǔ)“3D打印機(jī)”已經(jīng)包括任何類型的小型增材制造系統(tǒng)，這些系統(tǒng)成本相對(duì)較低、易于使用并且適合在辦公環(huán)境中使用。Stratasys 產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理 Fred Fischer 表示，盡管其功能和材料選擇比高端系統(tǒng)更為有限，但這些優(yōu)勢(shì)確保了它們的受歡迎程度。
EnvisionTec 提供了另一種 3D 打印技術(shù)。該公司的 Perfactory 系統(tǒng)基于德州儀器 (TI) 的數(shù)字光處理 (DLP) 技術(shù)，通常用于高清電視和數(shù)據(jù)投影儀。這些裝置不使用噴射器、激光或打印頭。EnvisionTec 首席執(zhí)行官 Al Siblani 表示，更新、更大的單元以連續(xù)體素（體積像素）“無(wú)層”模式構(gòu)建 3D 對(duì)象。該系統(tǒng)將一系列不同尺寸的體素（體積像素）投影到液體光聚合物中。一系列位圖以不同的灰度光強(qiáng)度投影體素，從而一次性固化整個(gè)部件。預(yù)先指定的灰度值控制每個(gè)單獨(dú)體素的固化深度。當(dāng)體素?cái)?shù)據(jù)集向任意打印方向投影時(shí)，
2008 年 Wohlers 報(bào)告由行業(yè)權(quán)威和顧問 Terry Wohlers 每年編寫，確定了增材制造技術(shù)使用最多的三個(gè)領(lǐng)域。最大的是消費(fèi)品和電子產(chǎn)品，包括玩具、手機(jī)和電視；其次是機(jī)動(dòng)車輛——汽車、皮卡和摩托車；然后是醫(yī)療和牙科設(shè)備。Wohlers 預(yù)計(jì)這些機(jī)器（尤其是 3D 打印機(jī)）將越來(lái)越多地用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和測(cè)試。根據(jù)他 2008 年的報(bào)告，最受歡迎的 3D 打印機(jī)是 Stratasys 的 Dimension 設(shè)備，其次是 Z Corp 的機(jī)器，這兩種打印機(jī)的價(jià)格都在 20,000 美元到 60,000 美元之間。
PTI 的 Miller 補(bǔ)充道：“盡管這些材料的成本很高，但事實(shí)是，您可以制造比多件式注塑成型零件更堅(jiān)固的一件式功能零件，同時(shí)無(wú)需組裝。利用當(dāng)今的技術(shù)，您可以制造帶有底切的更復(fù)雜的零件，因?yàn)?RP 支撐材料可以在制造后溶解掉。其他需要考慮的關(guān)鍵因素包括制造零件的速度、精度和可重復(fù)性以及這些零件的耐用性?！?br />
更好的材料不斷被引入用于所有類型的增材制造系統(tǒng)。但由于熱塑性塑料構(gòu)成了大部分最終用途產(chǎn)品，因此激光燒結(jié)和 FDM 被認(rèn)為在快速制造方面最具潛力。值得注意的新產(chǎn)品示例包括用于激光燒結(jié)的 EOS 的 PEEK 材料，以及 Stratasys 添加的用于 FDM 的 Sabic 的 Ultem 聚醚酰亞胺。兩者都是廣泛用于飛機(jī)內(nèi)飾的 UL 94V-0 阻燃工程熱塑性塑料。Wohlers 表示，3D Systems 推出了用于 SLA 的新型改進(jìn)光聚合物，但其長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)于許多制造應(yīng)用來(lái)說仍然是一個(gè)問題。
位于威斯康星州納索塔的定制注塑商 Dickten Masch Plastics (DMP) 的工程服務(wù)總監(jiān) Tom Walczak 表示，該公司的材料實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)服務(wù)小組正在與密爾沃基工程學(xué)院的快速原型聯(lián)盟合作，研究一些較新的 RP材料并確定其在不同溫度下的機(jī)械特性。測(cè)試包括在高溫和低于環(huán)境溫度下的拉伸、彎曲和儀器沖擊測(cè)試。該數(shù)據(jù)將用于將實(shí)際測(cè)試的 RP 零件與有限元分析 (FEA) 模擬結(jié)果進(jìn)行比較。這種比較將有助于確定實(shí)際的材料能力和設(shè)計(jì)要求，以便優(yōu)化 DDM 零件的生產(chǎn)。
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如上所述，就 Z Corp. 而言，設(shè)備制造商直接參與 RP 和 DDM 活動(dòng)正在成為一種趨勢(shì)。它顯然是由 Stratasys 及其擁有七年歷史的紅眼快速原型設(shè)計(jì)和制造中心發(fā)起的，該中心主要構(gòu)建原型，但現(xiàn)在也使用 FDM 生產(chǎn)很大一部分 DDM 零件。Wohlers 預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)將持續(xù)下去，并表示如果看到 EOS 或 3D Systems 等公司利用其激光燒結(jié)技術(shù)提供類似服務(wù)，他不會(huì)感到驚訝。
3D 打印機(jī)更新
Stratasys 基于 FDM 的 Dimension 系列產(chǎn)品的最新成員是 uPrint 個(gè)人 3D 打印機(jī)，這是一款緊湊型桌面設(shè)備，占地面積 25 x 26 英寸，售價(jià)僅為 15,000 美元。它使用 ABS Plus（ABS/PC 合金）生產(chǎn)功能測(cè)試模型。
Objet Geometry 的 Alaris 30 是一款新型、價(jià)格較低的臺(tái)式機(jī)（約 40,000 美元），結(jié)構(gòu)緊湊（32 x 24.4 x 23 英寸），可以制作復(fù)雜、極其詳細(xì)的模型，具有出色的表面效果，尺寸可達(dá) 11.6 x 7.7 x 5.9 英寸，或同時(shí)許多小零件。它采用與該公司的 Eden 系列相同的超薄 PolyJet 技術(shù)，可噴射 16 微米層的光聚合物。其兩個(gè)打印頭使用凝膠狀 Vero White FullCure830 光聚合物，可提供 0.1 至 0.2 毫米的精度。四個(gè)墨盒可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 36 小時(shí)的無(wú)人值守打印。
Objet 還在其高精度 3D 打印機(jī) Eden 系列中添加了緊湊型 260V。這是第一臺(tái)小型 Objet（34.3 x 29 x 47 英寸）打印機(jī)，可以支持該公司的所有專有材料?？商峁?2小時(shí)連續(xù)打印。
Objet 推出已有一年的 Connex 500 是第一臺(tái)能夠在一個(gè)構(gòu)建周期內(nèi)制造由具有不同物理特性的多種材料制成的零件和組件的 3D 打印機(jī)。它可以打印 600 x 900 dpi 的大型模型，公差為 0.3 毫米，使開發(fā)更接近于早期階段實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品，包括可行性測(cè)試和包覆成型工藝模擬。
Objet 的新型光聚合物包括 DurusWhite，據(jù)說它可以賦予 PP 乳白色的外觀和觸感，并且還可以模擬 PP 的抗疲勞性，以實(shí)現(xiàn)卡扣配合和活動(dòng)鉸鏈功能。一年前，該公司推出了 TangoPlus FullCure 930，這是一種半透明彈性體，斷裂伸長(zhǎng)率為 218%，是任何其他快速原型材料的兩倍多。它的目標(biāo)是墊圈、密封件、軟管、運(yùn)動(dòng)鞋和玩具的原型。
Z Corp. 最近推出了市場(chǎng)上最大、自動(dòng)化程度最高的多色 3D 打印機(jī)，聲稱其分辨率為其他設(shè)備的兩倍多（600 x 540 dpi），速度提高了 5 到 10 倍。ZPrinter 650 的打印尺寸為 8 x 15 x 18 英寸，超過了兩年前的型號(hào) 450（8 x 10 x 8 英寸）。它還擁有更好的分辨率、色彩和鮮艷度。
Z Corp. 仍然是唯一一家采用全光譜、24 位顏色和多個(gè)打印頭同時(shí)進(jìn)行多色打印的 3D 打印機(jī)制造商。它通過在標(biāo)準(zhǔn)青色、品紅色、黃色和透明顏色中添加專用黑色打印頭，提高了 650 型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。（競(jìng)爭(zhēng)的 3D 打印機(jī)一次只能打印一種顏色，需要對(duì)多色部件進(jìn)行顏色更改。）
Z Corp. 的新材料包括 zp131 和 zp140 復(fù)合材料。前者是一種多用途材料，具有高分辨率和色彩精度，適用于非常堅(jiān)固的配合和功能原型。另一種生產(chǎn)亮白色模型，只需噴灑自來(lái)水即可達(dá)到最終強(qiáng)度。
3D Systems 推出了 ProJet CPX 和 CP 3000 3D 打印機(jī)，它們利用其專有的多噴射建模技術(shù)，并結(jié)合了新的 VisiJet 蠟構(gòu)建材料和可溶解蠟支撐。這些模型可產(chǎn)生 100% 的“真蠟”模型，其性能類似于失蠟鑄造中的注射蠟?zāi)Ｐ汀?jù)稱，CP 3000 對(duì)于一般鑄造應(yīng)用（如發(fā)動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)、航空航天和重型設(shè)備的中型到大型機(jī)械零件）來(lái)說是一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇。它具有 11.75 x 7.3 x 8 英寸的大構(gòu)建體積和單通道打印頭，可以構(gòu)建單個(gè)大型或多個(gè)較小的圖案。其零件堆疊和嵌套軟件可以充分利用 Z 方向構(gòu)建體積，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人值守操作。
雙模式 ProJet CPX 適合制作醫(yī)療器械和設(shè)備、機(jī)械零件、珠寶和收藏品的模型。其HD高清模式適用于高速、高清生產(chǎn)小型到大型零件，具有優(yōu)異的表面光潔度；據(jù)稱，其 XHD 超高清模式可為具有微鑄造中常見的精致細(xì)節(jié)的零件提供 16 微米的層厚。
該公司已有一年歷史的 ProJet HD3000 3D 打印機(jī)同樣提供兩種高清模式、大打印量以及特殊零件堆疊和嵌套功能。
EnvisionTec 在過去四年中推出了兩款基于 DLP 技術(shù)的較大型號(hào) Perfactory 3D 打印機(jī)。據(jù)報(bào)道，Perfactory Xede 和 Xtreme 可以快速構(gòu)建超大型 3D 零件，而無(wú)需犧牲表面質(zhì)量和精度。構(gòu)建尺寸范圍從 Xtreme 的 15 x 12 x 15 英寸到 Xede 的 20 x 16 x 20 英寸。據(jù)稱，基于這些單元的連續(xù)、“無(wú)層”Z 構(gòu)建消除了其他競(jìng)爭(zhēng)性基于層的技術(shù)中可見的零件分層。
這些裝置可以使用模仿 ABS、PP 或玻璃填充尼龍的光聚合物材料創(chuàng)建從概念到全功能的模型。新推出的產(chǎn)品包括用于助聽器等醫(yī)療設(shè)備制造的 6 類和 2 類生物相容性材料，以及用于高溫塑料應(yīng)用的納米填充材料。例如，新型 Nanocure RC25 具有 400 F HDT，適合需要卓越剛度和耐熱性的應(yīng)用，例如汽車部件、泵殼和葉輪、風(fēng)洞測(cè)試零件、光反射器和注塑模具。較新的材料還包括用于高精度、零收縮部件的環(huán)氧基光聚合物，以及用于牙科市場(chǎng)的 Edent 50% 玻璃復(fù)合材料。
激光燒結(jié)新聞
EOS 最近推出了 Eosint P 800，據(jù)說是世界上第一個(gè)用于激光燒結(jié)高性能聚合物的高溫系統(tǒng)。迄今為止，熔化范圍為 428 至 725 F 的工程樹脂無(wú)法用于該工藝。P 800 基于其前身 P 730，使用兩個(gè) 50W CO2 激光器，具有類似的構(gòu)建體積，為 27.6 x 15 x 22.9 英寸。構(gòu)建速度高達(dá) 1.38 英寸/小時(shí)，層厚度通常為 0.005 英寸。
該機(jī)器可以用高性能聚合物粉末生產(chǎn)部件，適用于需要阻燃、生物相容且易于消毒材料的航空航天、賽車和醫(yī)療應(yīng)用。首批推出的材料之一是 PEEK HP3，該材料已用于生產(chǎn)商用飛機(jī)的風(fēng)道。該材料的拉伸強(qiáng)度高達(dá) 95 MPa，楊氏模量高達(dá) 4400 MPa。這些值是目前主導(dǎo)激光燒結(jié)市場(chǎng)的尼龍 12 和 11 等材料的兩倍。對(duì)于電氣應(yīng)用，樹脂的連續(xù)使用溫度約為 500 F；對(duì)于靜態(tài)機(jī)械性能，樹脂的連續(xù)使用溫度約為 464 F；對(duì)于動(dòng)態(tài)機(jī)械性能，樹脂的連續(xù)使用溫度約為 356 F。
EOS 的另一種新材料是 Prime Part DC，這是一種耐沖擊尼龍 11，可以承受高機(jī)械負(fù)載和熱負(fù)載。拉伸強(qiáng)度為48MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為50%，耐燃料性。
3D Systems 最近推出了 DuraForm PP 100 Plastic，據(jù)稱是第一種具有聚丙烯韌性和耐用性的 SLS 材料。據(jù)說這種聚丙烯可以為包裝、醫(yī)療和汽車市場(chǎng)生產(chǎn)原型和最終用途零件。它具有出色的耐化學(xué)性，據(jù)說可以為活動(dòng)鉸鏈提供出色的疲勞壽命。
