3D 列印 - 它是什麼，它是如何工作的，示例

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目錄

• 什麼是3D列印？
• 3D列印的歷史
• 3D列印的型別
• 3D列印中使用的材料
• 3D列印的用途和示例
• 如何選擇3D印表機
• 3D列印設計指南
• 3D列印軟體
• 3D列印與增材製造
• 3D列印與快速原型設計
• 3D列印與4D列印
• 3D列印的未來
• 3D列印的優點
• 3D列印的缺點
• 結論
• 關於3D列印的常見問題

什麼是3D列印？

3D 列印是一種根據檔案建立三維物體的過程。增材工藝用於建立 3D 物體。在增材工藝中，連續的材料層層疊加，直到物體建立完成。這些層中的每一層都是物體非常薄的切片橫截面。3D 列印可以幫助製作複雜的形狀。

體積 3D 列印是一個例外，其中物體的整個結構是瞬間建立的，並且沒有建立任何層。體積技術仍處於研究階段。

3D列印的歷史

3D 列印歷史悠久，我們將在本文中對其進行討論。

從 1940 年代到 1970 年代的 3D 列印

默裡·萊因斯特是一位科幻作家，他提出了 3D 列印的想法。他寫了一個名為《事物過去》的短篇故事。他設想了一種機器，這種機器應該能夠複製影像並藉助塑膠形成 3D 物體。

約翰內斯·F·戈特瓦爾德為使用液態金屬擠出機申請了專利，並設想這種材料可以用作印表機來列印金屬 3D 物體。列印時不應使用墨水和文字。專利到期，戈特瓦爾德無法開發這項技術。

從 1981 年到 1984 年的 3D 列印

20 世紀 80 年代是真正的 3D 列印問世之時。在 20 世紀 80 年代的前半段，只進行了專利申請。但由於缺乏資金，什麼也無法實現。來自日本的古田英夫博士發明了一種快速原型製作裝置並申請了專利。該機器使用雷射固化工藝。後來古田英夫博士停止為他的專利提供資金。

1984 年，讓-克勞德·安德烈、奧利維爾·德維特和艾倫·勒梅奧特專注於古田英夫博士的技術。德維特精通雷射，並將這項技術應用於快速原型製作。他們都是阿爾卡特的同事，僱主對他們的想法不滿意。由於缺乏資金，這三個人也放棄了他們的想法。

從 1984 年到 1988 年的 3D 列印

1984 年，美國專利局批准了比爾·馬斯特斯的專利。他為皮划艇的設計申請了 30 項專利。馬斯特斯開始研製一臺機器，但後來在 1990 年放棄了，因為他的皮划艇業務正在蓬勃發展。

查爾斯·查克被認為是 3D 列印之父。他於 1984 年為立體光刻系統申請了專利。他使用紫外線燈透過逐層固化光敏樹脂來建立定製零件。

他的專利於 1986 年獲得批准後，他創辦了自己的公司 3D Systems。1988 年，他發明併發布了第一臺 3D 印表機 SLA-1。他還發明瞭 STL 檔案格式和數字切片過程，該過程至今仍在 3D 行業中使用。

從 1988 年到 1993 年的 3D 列印

1988 年，FDM 和 SLS 也申請了專利。卡爾·德卡德發明了選擇性雷射燒結。他的印表機能夠生產基本的塑膠部件。後來發展成為 SLS 列印。斯科特·克朗普也於 1988 年申請了專利，該專利於 1992 年獲得批准。克朗普是 Stratasys 的聯合創始人，並開始使用 FDM 機器進行 3D 列印。埃馬努埃爾·薩克斯於 1993 年首次使用了 3D 列印這個術語。

2000 年代的 3D 列印

Zcorp 於 2000 年推出了一款多色 3D 印表機，並使用了能夠列印 3D 彩色物體的噴墨列印技術。2004 年，阿德里安·鮑耶爾發起了 RepRap 運動，目標是使用 3D 列印機制造更多 3D 印表機。這有助於建立自複製機器。2006 年，Objet 推出了臺式 3D 印表機。這款印表機幫助人們滿足了 3D 列印愛好，但他們無法分享他們的列印想法。

2008 年，ThingVerse 上線，幫助使用者分享他們的想法。2011 年，第一臺 3D 食品印表機問世。隨著 3D 列印技術的不斷進步，許多公司開始在其業務中設立 3D 列印部門。

從 2012 年到 2013 年的 3D 列印

Stratasys 的專利即將到期，但它收購了 Objet 和 Marketbot，使 3D 列印更容易被普通大眾所用。收購發生在 2012 年和 2013 年。2013 年，第一支 3D 列印槍問世，其設計圖在網上公開。這款槍引發了大量辯論和爭議。

但即便如此，在巴拉克·奧巴馬於 2013 年國情諮文中談到這項技術後，3D 列印技術仍然取得了進步。現在，3D 列印正被用於製造 3D 列印假肢，並且為一個孩子開發了一隻假肢。

從 2014 年至今的 3D 列印

2014 年，美國宇航局使用 3D 印表機並將其送入太空。它在國際空間站使用了 3D 印表機。2024 年，在歐洲航天局的幫助下，第一臺金屬 3D 印表機被用於太空。現在，許多公司都在將 3D 列印用於各種目的。

3D列印的型別

3D 列印有不同的型別，我們將在本文中對其進行討論。

1. 立體光刻

立體光刻，也稱為 SLA，是第一種 3D 列印技術。這種 3D 列印技術的的發明者是查克·赫爾，他於 1986 年發明了它。浴槽聚合是一種用於 3D 列印的技術。在這種技術中，光源會恢復光聚合物膠。

設計的表面光滑且凸起。掃描振鏡是位於 X 樞軸和 Y 集線器上的反射鏡。這些反射鏡幫助雷射穿過膠水箱，並逐層開發專案。

2. 選擇性雷射燒結

選擇性雷射燒結，也稱為 SLS，會軟化並轉化基於尼龍的粉末成塑膠。SLS 的部件是在堅固的熱塑性材料的幫助下生產的，可用於實際測試。功率床熔合是一種在 SLS 中使用的 3D 列印方法。

有一個容器包含熱塑性粉末，將其加熱到可以轉化為液體的程度。專案的成型階段是在塗層或刮刀銳邊（儲存 0.1 毫米厚的粉末層）的幫助下開始的。

當雷射在掃描振鏡上釋放時，它會使粉末硬化。該迴圈持續到 3D 專案影像的形成完成。

3. POLYJET

PolyJet 是一種 3D 列印方法，可用於使用不同屬性建立專案的 3D 影像。PolyJet 可供建築師用於彈性體原型製作。

4. 熔融沉積建模 (FDM) 也稱為熔融長絲製造 (FFF)

熔融沉積建模，也稱為 FDM，是一種 3D 印表機，它以不同的層噴射塑膠纖維。使用這種印表機可以輕鬆製作實際模型。材料擠出是這種印表機使用的迴圈。

它包含材料擠出工具，其中將堅固的熱塑性材料纖維堆疊在 3D 印表機上。堆疊纖維後，在發動機的幫助下將其推過加熱的噴嘴。這個溫暖的噴嘴將纖維轉化為液體。

印表機排出的頭部在不同的方向上移動，這有助於冷卻纖維並形成堅固的物體。形成一層後，印表機再形成另一層，這個迴圈重複，直到 3D 專案影像的製作完成。

5. 數字光處理

與立體光刻相比，數字光處理的工作速度更快。這是一種印表機型別，其中每一層都一目瞭然地曝光。DLP 和 SLA 可用於

• 放大器
• 裝飾牙科應用。
• 形狀型別聚合物模型的注入

6. 多射流熔融

多射流熔融，也稱為 MJF，使用尼龍粉末並堆疊實用部件。噴墨用於尼龍粉末床上。每一層都結合在一起，有助於形成表面。MJF 具有噴射大量光聚合物液滴的噴嘴，然後使用紫外線使其固化。沉積一層後，構建平臺會降低一層。重複此過程，直到整個專案的 3D 影像完成。

7. 直接金屬雷射燒結

直接金屬雷射燒結，也稱為 DMLS，用於列印金屬零件。所有金屬部件都堆疊在一個地方。DMLS 可以進行原型製作和生產。DMLS 製造的金屬部件可用於醫療應用。

8. 電子束熔化

這是一種 3D 列印技術，其中會噴射電子束，並由電磁線圈控制。該光束用於熔化金屬粉末。熔化溫度取決於所用材料的型別。

3D列印中使用的材料

3D 列印中使用了不同型別的列印材料，我們將在本文中詳細討論。

塑膠

塑膠是3D列印中最常用的材料。藉助塑膠，可以輕鬆製作3D玩具和家居用品。花瓶、辦公桌用具、動作玩偶等等都可以透過在3D列印中使用塑膠來開發。塑膠有不同的顏色，也有透明的形式。塑膠的另一個優點是它是一種經濟高效的材料，它堅固、光滑、靈活，並且有多種鮮豔的顏色可供選擇。

FDM中使用了不同型別的塑膠，下面將討論這些型別。

• 聚乙烯醇塑膠 - 聚乙烯醇塑膠用於一些價格低廉的印表機。PVA可與可溶於任何液體的材料一起使用。這種材料用於製作臨時使用物品。
• 聚乳酸 - 聚乳酸是從甘蔗和玉米澱粉中提取的。可以用這種材料製造硬塑膠和軟塑膠。預計這種材料在3D列印行業中的使用將超過其他材料。
• 聚碳酸酯 - 聚碳酸酯不太流行，並且與那些包含噴嘴的3D印表機一起使用。模塑托盤是用這種塑膠可以製作的物品。
• 丙烯腈丁二烯苯乙烯 - 丙烯腈丁二烯苯乙烯是一種安全且堅固的材料，由類似塑膠的細絲組成，使其堅固且靈活。ABS可用於製作各種型別的彩色玩具、貼紙等等彩色物品。

粉末

3D列印中也使用不同型別的粉末，我們將在本文中討論它們。

• 聚醯胺 - 聚醯胺是一種非常堅固且靈活的材料，用於互鎖和連線不同的地方。玩具汽車、人偶、緊韌體等都可以藉助這種材料輕鬆列印。
• 鋁醯胺 - 鋁醯胺是聚醯胺和灰色鋁的混合物，用於製作非常堅固的3D模型。它的外觀是沙質的，可以透過這種粉末輕鬆製作原型和工業模型。

樹脂

樹脂在3D列印行業並不十分流行，因為它們既不很堅固也不很靈活。樹脂有不同型別，如下所述

• 高細節樹脂 - 這些樹脂用於製作包含複雜細節的小模型。複雜的衣櫃或冰箱是一些例子。
• 可塗漆樹脂 - 可塗漆樹脂用於光滑表面的3D列印件。可以用這種材料製作細節精美的圖形。
• 透明樹脂 - 這是最強的樹脂，更適合於不同型別的3D列印。需要透明外觀的物品可以在這種樹脂的幫助下製作。

金屬

在塑膠之後，金屬被認為是3D列印最重要的材料之一。金屬用於直接金屬雷射燒結，許多製造商已採用這種技術來製造不同行業的產品部件。下面將討論3D列印中使用的金屬。

• 不鏽鋼 - 不鏽鋼可用於列印必須定期在水中使用的部件。
• 青銅 - 花瓶、水龍頭、淋浴系統等可以用這種金屬製成。
• 鎳 - 鎳是一種可用於列印硬幣的金屬。
• 鋁 - 可以使用鋁列印薄金屬物體。
• 鈦 - 這是最受歡迎的金屬，因為它可以用於製造堅固的固定裝置。

碳纖維

碳纖維用於塗覆3D列印的塑膠材料。這種塗層提高了塑膠材料的強度。碳纖維和塑膠的組合可以作為金屬的替代品。

石墨和石墨烯

石墨烯具有導電性和強度特性，是3D列印的良好選擇。任何裝置的不同部件和太陽能電池板都可以透過使用石墨烯來製造。它是一種良好的導體。

鎳鈦諾

鎳鈦諾是一種可用於醫療領域3D列印的材料，因為它可以用來製作植入物。其主要特性是其彈性是最佳選擇之一。鎳鈦諾由鎳和鈦混合而成。鎳鈦諾非常靈活，可以在最大程度上彎曲而不會斷裂。彎曲後可以輕鬆恢復到原來的形狀。

3D列印的用途和示例

3D列印正被應用於醫療保健、製造等各個行業。在這裡，我們將討論一些3D列印的例子。

建築物

3D列印可用於建造房屋和建築物。例如，在莫斯科建造的一棟房屋，在24小時內建成，面積為400平方英尺。除了房屋之外，還可以輕鬆建造不同型別的結構，例如應急避難所、宿舍等。

定製牙科植入物

CAD可用於設計定製的牙科植入物。3D列印生產的植入物將非常精確，併為患者提供舒適感。其功能也將很好。

健康科學

3D列印正在健康科學中得到有效利用。有3D生物印表機，可以用來從人類和許多動物（如兔子、老鼠等）身上製造組織、器官和細胞。研究人員還能夠創造耳朵、鼻子、肌肉、骨骼等器官。醫生可以使用這項技術藉助人體細胞製造3D結構。可以使用不同的細胞列印人工皮膚。

製造業

3D列印在航空航天、汽車等製造行業也很有用。機器上有許多部件，如果其中任何一個部件損壞，機器將無法正常工作。在這種情況下，可以使用3D列印來製造可以替換損壞部件的產品。製造商正在以經濟高效的方式使用3D列印，以便以較低的成本提供產品。

藥物列印

思瑞坦是一種使用3D列印生產的藥物。這種藥物有助於治療癲癇引起的癲癇發作。在這種型別的列印中，藥物被粉化，以便能夠快速溶解並新增到兩種液體之間，以便在微觀水平上輕鬆進行結合。推出該藥物的公司是Aprecia Pharmaceuticals。

食物

3D列印也正在烹飪藝術中使用。藉助塑膠3D印表機可以輕鬆列印巧克力。其他可以列印的食物包括冰淇淋、曲奇麵糰、漢堡包等。3D印表機的工作原理是加熱可食用成分，然後逐層列印。

樂器

增材製造技術正被用於開發長笛、班卓琴、小提琴等等樂器。除了建立整個樂器外，還可以透過3D打印製作不同樂器的配件和部件。

繪畫

3D列印也正在藉助3Doodler手持筆進行繪畫。這支筆可以用來繪製3D列印物體。一個按鈕用於控制筆，因為使用者可以啟動、停止和暫停筆。筆尖必須按在平面上才能製作3D物體。

如何選擇3D印表機？

3D列印正變得越來越流行，並已被許多行業採用。它給建築、醫療保健、製造等許多行業帶來了革命。主要問題是購買3D印表機之前應該確定哪些因素。在這裡，我們將詳細討論這些因素。我們將從印表機的型別開始。

印表機型別

3D列印中使用的最常見的列印技術包括：

• 熔融沉積建模 (FDM)
• 立體光刻 (SLA)
• 選擇性雷射燒結 (SLS)

大多數3D印表機都包含其中一項技術。FDM印表機被那些有建立不同3D物品愛好的人使用。SLA可用於建立FDM無法建立的複雜物體，但其成本相對較高。

線材相容性

購買3D印表機時，線材相容性是一個需要考慮的重要方面。不同的材料用於製造線材。這些材料包括ABS、PLA、PETG等。每種材料都具有不同的特性。選擇一種與大量線材相容的3D印表機。

連線選項

您必須檢查3D印表機中可用的連線選項。大多數3D印表機都提供USB和SD卡連線選項。高階印表機提供無線和網際網路連線。

印表機尺寸和體積

在購買3D印表機之前，您必須考慮房屋或辦公室中可用的空間。除了印表機的尺寸外，您還必須考慮專案或愛好所需的列印尺寸。如果列印尺寸較大，則應相應選擇列印床的尺寸。大型印表機與小型和中型印表機相比，成本更高。

列印質量和速度

您需要考慮的另一件事是列印質量以及印表機列印物體的速度。為了獲得高質量的列印件，您需要考慮解析度和層高。層高和解析度彼此成反比。如果層高較高，則它將只包含幾層，並且列印效果可能不佳。

可修復性

3D印表機需要頻繁維修，因此您必須檢查您選擇的印表機是否易於維修。您應該選擇部件在需要時易於更換的機器。

易用性

購買3D印表機時要考慮的主要因素之一是易用性。如果印表機是為初學者購買的，則必須考慮此因素。軟體介面應該易於使用，並且校準也應該易於完成。印表機應該沒有卡紙和其他問題。

保修

保修是您購買3D印表機時需要考慮的重要因素。這將保護您免受印表機故障或與製造相關的缺陷的影響。

維護和支援

您應該購買包含有關使用和維護的詳細說明的印表機。印表機應該易於清潔，並且可更換部件應該易於獲得。您還需要檢查印表機是否提供技術支援。

附加功能

在購買3D印表機時，可以考慮許多其他功能。這些功能可能是必要的，也可能不是必要的，但可能有用。其中一些功能包括

• 多個擠出機
• 自動調平
• 內建攝像頭
• 觸控式螢幕顯示
• 網際網路連線

3D列印設計指南

在使用3D列印時，必須遵循一些指南。在本文中，我們將討論需要遵循的指南。

3D設計技巧

以下是在進行3D列印時設計師需要遵循的技巧。

壁厚

如果正在設計產品的外部殼體，則壁厚應至少為0.8毫米。壁的厚度取決於噴嘴的直徑。標準噴嘴為0.4毫米，在這種情況下應使用兩個噴嘴。如果使用0.8毫米的噴嘴，則壁的厚度將為1.6毫米。有一個切片軟體會忽略壁厚小於0.8毫米的牆壁。

橋接

3D 印表機能夠在兩點之間空中列印，這被稱為橋接。這種列印不應使用支撐材料。不建議橋接長度超過 15mm。如果需要包含尺寸大於 15mm 的間隙，則必須使用支撐材料。不建議使用支撐材料，因為這會影響設計的表面。最好使用較小的間隙。

懸垂

3D 列印中，物體是透過一層一層沉積構建的。由於 FDM 無法進行空中列印，因此必須控制 3D 列印的懸垂。高質量的列印可以擁有高達 45 度的懸垂。懸垂也可以達到 60 度，但這取決於 3D 印表機、層高和支撐材料。

垂直孔

如果使用 FDM 3D 印表機設計物體，垂直孔是一個常見問題。垂直孔的尺寸會根據所使用的 3D 印表機型別、材料和列印設定而有所不同。垂直孔是在擠出塑膠壓縮前一層時形成的。

水平孔和拱形

水平孔和拱形的尺寸也可能達不到預期，結果會導致圓圈的頂部變成懸垂。如果孔和拱形用於視覺目的，則應使用支撐材料。這些功能孔也可以透過插入緊韌體轉換為水滴形孔。這有助於控制尺寸不足，懸垂也會發生變化。

翹曲

如果物體的尺寸較大，則難以粘附到列印床上。當模型向上彎曲時，這可能導致部件翹曲。圓角可以減少翹曲的可能性。應避免在底部邊緣使用圓角倒角，因為這會增加翹曲的可能性。可以在邊緣使用小的倒角，以便減少打印表面和擠出機之間的距離。

文字尺寸

在 3D 模型中新增文字是一項困難的任務。這是因為必須選擇合適的字型，因為並非所有字型都易於閱讀。以下是一些在 3D 模型中插入文字的技巧。

• 應使用無襯線字型，例如 Helvetica、Arial 或 Montserrat
• 應調整文字大小，使厚度為 0.8mm
• 對於浮雕或雕刻文字，厚度應為 0.4mm

邊緣

大多數物體都沒有銳利的邊緣，因為它們難以用手握持和操作。如果使用 FDM 3D 印表機，最好使用邊緣呈圓形的物體。3D 印表機有一個包含擠出機的部件，該部件會頻繁改變方向。如果運動角度為 90 度，則會產生很大的慣性。圓角將減少慣性。

最小特徵尺寸

3D 印表機的噴嘴和電機是可列印最小尺寸取決於的方面。擠出塑膠的尺寸應足夠大，以便在固化後不會改變其原始形狀。對於 FDM 3D 印表機，最小特徵尺寸應為 2mm。垂直銷的尺寸應為最小尺寸，以確保列印質量良好。通常，這些銷釘放置在模型的頂部，因此它們的最小尺寸可以達到 6mm。

圓角倒角

圓角倒角用於增強連線到主體上的物體易碎元素的強度。它降低了應力集中，使部件更具抗性。

加強筋

拆卸電子裝置後可以發現加強筋。加強筋是設計元素，可以支撐懸垂並增強薄壁的強度。圓角倒角和加強筋的組合可以為模型提供額外的強度。

模型分割

可以將複雜模型分割，以便能夠高效地進行列印。分割有助於將模型劃分為更小的部分，這些部分更容易列印。列印大型部件比較困難，因此最好將複雜模型分割成兩半，這樣列印質量會更好，也不需要支撐材料。

3D列印軟體

如果在 3D 印表機上安裝了良好且易於使用的軟體應用程式，則它可以高效地工作。有很多軟體應用程式可用，您需要選擇一個易於使用和理解的應用程式。以下是其中一些軟體應用程式的討論。

MatterControl 2.0

MatterControl 2.0 是一款包含 3D 印表機所有功能的軟體。它包含印表機主機、CAD 軟體和切片器。CAD 可用於建立新模型，並可以使用切片器對其進行切片。MatterControl 2.0 還可以透過 USB 連線和 Wi-Fi 監控列印並進行控制。該軟體應用程式的使用者介面包含不同型別的幾何形狀，可以匯入進行列印。

Tinkercad

Tinkercad 是一款軟體應用程式，初學者和經驗不足的人可以使用它透過 3D 印表機建立模型。Tinkercad 的介面包含許多設計功能和手動構建工具。這將幫助初學者建立基本模型，然後開始建立高階和複雜模型。

Blender

Blender 是一款開源軟體應用程式，可免費使用。初學者和經驗豐富的人員都可以使用此軟體應用程式。Blender 附帶了許多功能，可用於動畫、3D 建模、模擬、渲染等。

Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion 360 是一款軟體應用程式，可用於列印複雜的形狀。該軟體允許使用者在列印前檢查 3D 模型的結果。這將幫助使用者發現錯誤和缺陷並消除它們，以便能夠製作出正確的模型。

UVTools

UVTools 是一款開源軟體應用程式，是樹脂列印套件。如果需要，它可以操作圖層，並且可以操作遮罩式 SLA。它包含一個雙級電機，有助於提高列印速度。

Cura

Cura 是一款開源軟體應用程式，可用於製作簡單和複雜的模型。它支援各種 3D 印表機和檔案格式。形狀可以輕鬆操作，因為使用者介面上提供了許多選項。

WebPrinter

WebPrinter 是一款基於瀏覽器的軟體應用程式，使用者可以在其中預覽要上傳的 G 程式碼檔案，並且該應用程式會將檔案傳輸到印表機。

Solidworks

Solidworks 是一款 3D 建模軟體應用程式，產品開發人員和工程師可以使用它。該軟體提供了測試產品安全性和效能的選項。測試批准後，設計可以傳送到列印。

Simplify3D

Simplify3D 是一款切片應用程式，可用於提高列印質量。它將 CAD 切割成層，並消除與模型相關的錯誤。可以在列印前預覽最終輸出。

Creo

Creo 是一款軟體應用程式，可用於設計詳細的模型。這些模型可以高效且輕鬆地列印。還可以藉助人工智慧生成設計，因為該軟體支援 AI。使用者還可以改進設計並消除缺陷。

3D列印與增材製造

3D 列印和增材製造非常接近，但它們之間也存在一些差異，我們將在此處詳細討論。

什麼是3D列印？

3D 列印是一種技術，它使用逐層沉積的方式列印 3D 物體。最流行的軟體之一是 CAD，它讓印表機瞭解要使用的材料數量以及沉積位置。3D 列印最常用的材料是聚合物。3D 列印中使用的其他材料包括合金、金屬、陶瓷等。

什麼是增材製造？

增材製造是一種透過新增材料來建立物體的技術。機器和 CAD 軟體是透過增材製造建立物體的必要條件。這項技術能夠評估以下內容：

• 物體的尺寸
• 人體工程學
• 零件和原型精度

與 3D 列印相比，增材製造可以開發更復雜的專案。

3D 列印和增材製造的區別

3D 列印和增材製造之間存在許多差異，我們將在下表中討論它們。

3D列印與快速原型設計

3D 列印和快速原型是用於列印物體的技術。在這裡，我們將討論兩者之間的區別。

什麼是3D列印？

3D 列印是一個逐層列印物體的過程。印表機頭、噴嘴等用於列印。3D 列印是增材製造的一部分。與快速原型和傳統制造工藝相比，許多製造公司正在以較低的成本使用 3D 列印。

什麼是快速原型？

快速原型是增材製造的一部分。使用這項技術可以快速建立模型。快速原型中使用兩種型別的原型。這些原型是：

• 低保真原型，其中原始產品和最終產品之間的差異很容易被注意到。
• 高保真原型，其中最終產品與原始產品相似。

使用快速原型的使用者是工程師和產品設計師。如果設計存在錯誤，則很難修復它們，並且需要花費大量時間。

3D 列印和快速原型的區別

下表顯示了 3D 列印和快速原型之間的區別。

3D列印與4D列印

3D列印在許多行業中正變得越來越流行，但現在4D列印也已經出現。讓我們看看3D列印和4D列印之間的區別。

3D列印的未來

3D列印正被醫療保健、製造、航空航天、音樂產業等許多行業所採用。它擁有光明的未來，下面將討論一些預測。

3D列印將變得快速且經濟高效

3D列印的發展速度很快，這些技術可以幫助滿足不同行業對各種產品的日益增長的需求。可以快速開發專業材料。新的3D印表機將可以選擇使用不同型別的材料以較低的成本開發各種產品。機器成本可能較高，但列印速度將很快，產品成本將很低。

3D列印在供應鏈中的未來

未來，製造商將需要大量的材料和印表機。增材製造將來可能成為供應鏈的一部分，供應鏈中涉及的所有步驟都可以合併到一個步驟中。製造商正在嘗試實現自動化生產流程並確保安全。

3D列印在建築中的應用

3D列印可用於建築行業，這將有助於建造房屋和建築物。這項技術可以幫助快速建造數字建築。建造建築物需要大型足跡印表機。這臺機器將以熔絲擠出成型技術的混凝土材料版本進行操作，並且可以快速低成本地建造建築物。人們將獲得負擔得起的住房，建築成本也將降低。

金屬3D列印

正在進行研究，以藉助3D打印製造金屬合金。正在使用金屬粉末來降低合金製造成本，並減少困難和危害。可以改善合金的表面質量，這可以透過雷射和電子束技術來實現。

3D列印在製造業中的應用

3D列印將在製造業中發揮重要作用，因為金屬3D列印正在發展，這將有助於生產汽車、機器等的各個部件。由於3D列印是一種經濟高效的選擇，因此製造商將來會使用它，並且可以輕鬆地製造多個部件。

3D列印材料

3D列印使用許多材料，其中許多是聚合物。正在進行研究以改善這些聚合物的效能。這些效能包括熱穩定性和耐化學性。通常，FDM印表機用於3D列印。3D列印可用於開發不同型別的合金。

可用於3D列印的其他材料包括陶瓷和複合材料。研究人員還在使用生物列印機制造器官、細胞、組織、肌肉等產品。將來，可能會開發功能性和智慧材料，可用於3D和4D列印。

3D列印在航空航天中的應用

航空航天中的不同領域，如航空、無人機和軌道領域，可能會使用3D列印，因為它可以幫助設計輕量化部件並改進每個部件和產品的幾何形狀。3D設計還可以幫助提高燃油效率。可以開發各種產品，如渦輪葉片、燃燒室和燃油噴嘴。

由於速度快、最終產品成本低、生產方法先進等諸多因素，3D列印擁有光明的未來。不同型別的企業將使用3D列印來滿足供需需求。

3D列印的優點

3D列印有很多優勢，我們將在此處列出它們。

• 可以快速輕鬆地建立原型
• 建立原型的成本低
• 透過3D列印建立的產品高度定製化
• 3D列印使用必要的材料量，因此沒有浪費
• 可以在客戶面前進行產品製造
• 公司可以生產少量產品，這為大規模定製提供了機會
• 3D列印提供了更多與設計相關的自由度
• 開發的產品質量良好
• 可以提高供應鏈效率
• 生物列印器官有助於器官移植
• 可以建立詳細的醫療模型用於培訓目的
• 3D列印提供智慧財產權保護
• 3D列印支援不同型別的材料，例如聚合物、金屬、陶瓷等。

3D列印的缺點

3D列印也有一些缺點，列出如下。

• 與傳統的製造方法相比，製造產品的速度較慢
• 與傳統的製造方法相比，3D列印使用的材料有限
• 有各種各樣的材料可用，但其中一些可能無法獲得預期的結果
• 3D列印的初始投資較高
• 需要進行後處理以完成產品並提高其質量
• 與傳統方法相比，3D列印產品的表面光潔度不好
• 生產大型物體並不容易
• 難以製作複雜的結構
• 難以保持精度和解析度
• 物體的較大部件必須分段列印然後組裝，這會導致強度下降
• 必須執行其他步驟，例如支撐去除和其他後處理操作

結論

3D列印是增材製造的一部分。3D印表機上安裝了不同型別的3D技術，以便可以開發3D物件。3D印表機的價格各不相同，具體取決於所使用的技術型別。有各種型別的軟體應用程式可用，可用於透過3D印表機列印物件。

關於3D列印的常見問題

1. 3D列印的實施成本是多少？

3D列印的實施成本取決於所使用的3D列印技術的型別。3D印表機的價格低廉，對於專業人士和行業，也有昂貴的機器。印表機可以根據以下標準進行區分：

• 零件尺寸
• 材料質量
• 材料型別
• 可靠性
• 精度
• 一致性

2. 3D列印如何對設計師有益？

與傳統方法相比，設計過程縮短了。設計可以在內部完成，無需外包。設計師還可以開發新想法並製作不同型別的物件。可以輕鬆地製作出漂亮的設計。

3. 3D列印的三個階段是什麼？

3D列印的三個階段是：

• 準備或預處理
• 構建
• 完成或後處理

在準備階段，必須建立要處理的數字檔案。此處理取決於所使用的3D印表機的型別。在構建階段，透過在列印床上塗抹一層材料來構建3D物件，然後將每一層新增到另一層上，直到物件準備就緒。在後處理階段，清潔和噴漆3D產品以使其具有良好的外觀。

4. 列印一個物件需要多長時間？

列印物件的速度取決於3D印表機中使用的3D技術。一些印表機與其他印表機相比具有更快的列印能力。

5. 3D印表機中使用了哪些不同型別的3D技術？

3D印表機中使用的3D技術如下：

• 熔融沉積建模 (FDM)
• 立體光刻 (SLA)
• 選擇性雷射燒結 (SLS)
• 數字光處理 (DLP)
• 選擇性雷射熔化 (SLM)