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3D列印技術應用與原理介紹

3D列印技術是近年來最熱門的話題之一。雖然3D列印技術越來越成熟,但仍有許多人不了解其中技術與原理。到底什麼是3D列印技術?3D列印又有哪些應用?3D列印為工業機器人的一種,又稱為「積層製造」或「加法製造」(additive manufacturing),主要為透過層層的堆疊來製造實物。以下,就來介紹3D列印技術應用與原理。

光固化3D列印情境

 

3D列印技術是什麼?

目前3D列印技術尚未普及,所以一般民眾對於3D列印技術的認識仍是有限。舉例來說,大部分民眾認為食物、房子、汽車、衣服、鞋子為3D列印技術無法列印的物體。實則,3D列印技術幾乎已經達到無所不印的功能,上述所說的例子,皆可藉由3D列印技術製造。

 

3D列印技術原理|切層、堆疊、加法製造
一般二維印表機是透過二維噴頭(X、Y軸)將墨水噴射在紙上。3D列印技術則為透過三維噴頭(X、Y、Z軸)將硬化固材噴出,藉由X、Y軸平面繪出,並藉由Z軸一層又一層的將平面圖案堆積成立體高度,最後完成3D立體成型,這就是目前3D列印技術的基礎原理。而3D列印技術狹義範圍為增材成型技術;廣義來說為立體實物製造機。

 

3D列印技術的列印流程
Step 1 - 先在電腦中繪製3D圖
Step 2 - 送入切層軟體輸出指令
Step 3 - 噴頭會依據指令製作出3D成品

 

3D列印技術材料 |絲狀、液狀、粉狀材料
所有的3D列印技術材料都有相對應的工藝,其中3D列印材料又分為三種,而這三種材料又對應出不同的3D列印技術工藝。

 

 

材料

3D列印技術

絲狀

PLA、蠟、ABS、尼龍等

熔融沉積造型

(Fused deposition modeling,FDM)

熔絲製造

(Fused Filament Fabrication,FFF)

融化壓模式

(Melted and Extrusion Modeling,MEM)

液狀

光敏樹脂

光固化立體造型技術

(Stereo Lithography Apperance,SLA)

數字光處理

(Digital Light Processing,DLP)

聚合物噴射技術

(PolyJet)

粉狀

金屬、合金

電子束自由成型製造

(Electron beam freeform fabrication,EBF)

電子束熔化技術

(Electron Beam Melting,EBM)

直接金屬雷射燒結

(Direct metal laser sintering,DMLS)

金屬及合金,如鈦合金,鈷鉻合金,不鏽鋼,鋁。

選擇性雷射熔化成型

(Selective Laser Melting,SLM)

熱塑性粉末(主要是純粉料,區別於混合粉末)。

選擇性熱燒結

(Selective heat sintering,SHS)

熱塑性材料、金屬、陶瓷、石蠟、複合粉末材料。

選擇性雷射燒結

(Selective laser sintering.,SLS)。

石膏、熱塑性塑料、陶瓷、金屬。

粉末層噴頭3D列印

(Powder bed and inkjet head 3D printin,PP)。

 

不同產業的3D列印應用
3D列印技術應用在不同領域的行業上,如:航空、太空、家電、模具、醫療、汽車等等各種行業。隨著3D列印技術不斷的蓬勃發展之下,相信還可以再進一步拓寬3D列印技術應用。

 

3D列印技術應用-航空

飛機製造業率先使用3D列印技術製作零件,並期望可以提高效率,降低成本實現客機製造。而3D列印技術應用在航空上,主要是可以減輕重量,增加飛機壽命。在飛機功能內飾上,可將3D列印技術應用在飛機尾部設備艙通風設備、折流板、電機外罩等等;在飛機裝飾部分上,可將3D列印技術應用在窗簾夾與簾頭、指示牌、排料開關器組件、坐椅端板與扶手蓋等等。

更多航太3D列印技術應用案例:飛機飾品內部3D列印應用技術 - 航太  

 

3D列印技術應用模具

過去模具製作總是會花費大把的時間,耗材又耗時的不斷重複改模、修模等等工作。現在使用3D列印技術應用開模,不但省時又省力,並為模具行業帶來了新生機。其中,冷塑模具是一個非常複雜的製程,若改用3D列印技術製作模具,可以快速生產模具,同時還可以減輕重量,是非常適合使用3D列印技術的生產行業。

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模具瓶身3D列印技術應用案例  利用3D列印模型製做砂模,澆鑄金屬零件

 

 

3D列印技術應用汽車

在3D列印技術中,汽車行業算是很早期就投入的行業之一。如今,3D列印技術應用已經廣泛的使用在製作汽車零件上,且使用3D列印技術製作的零件,良品率高達90%以上。在成本考量上來說,不但可以提高生產效率、降低成本並加速研發,優化了產業的生產與創新。

更多汽車3D列印技術應用案例:3D列印製造夾治具應用 - BMW  、3D列印客製化車體零件解決傳統製程困境 - 本田汽車

汽車產業3D列印技術應用範例  3D列印技術應用於汽車燈罩

 

3D列印應用在哪些生活用品

3D列印技術號稱無所不印,不管是工業、交通、醫療,甚至食物皆可以應用到此技術。現在,3D列印技術應用不只在產業上,也靈活應用在生活上。接下來,我們一起看看生活中又有哪些產品可以由3D列印技術製造吧!

 

3D列印技術應用服飾

3D列印技術應用在服裝、鞋子等,可以快速生產服裝的固定配件,例如:鈕扣、圖案等等。使用3D列印技術也可以讓服裝不再有縫合的的需要,並可以將鈕扣直接印在紡織品上。3D列印技術結合創新的材料,不但可以將服裝大幅度的提高生產還可以將縫紉機無法實現的設計製作成品。

 

3D列印技術應用玩具

以往製作玩具往往需要二至三週的時間,若是改用3D列印技術製作玩具,最快一天就可以完成製作。使用3D列印技術製作的玩具,其逼真的模型,無論是在外觀、感覺、功能都優於傳統製造的玩具。用此技術製作玩具,可以為廠商提供更高品質的產品、更具創新性的設計和更快的開發速度。

全彩3D列印逼真恐龍模型  全彩3D列印玩具模型

 

3D列印技術應用3D列印照片

拍照對於現代人來說是不可或缺的項目之一,然而拍完的照片始終停留在平面上,無法立體化。現在,可將3D列印技術應用到照片上,讓照片中的人物立體化,不但可以保留立體場景,還可以讓當事者回味當時的情景。

 

 

3D列印技術被稱為新一代的工業革命,或是新的「自造者」。3D列印技術應用也廣泛使用在各個領域上,更多3D列印應用案例可點此延伸閱讀。現在,只要鎖定通業技研網站就可以擁有最新的3D列印技術新知與產業資訊。讓您掌握最新3D列印產業資訊。

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