3D打印成型方式與工業(yè)清洗全解析
瀏覽次數(shù)：524發(fā)布時間：2025-05-08
大約10年前，3D打印機(jī)開始為大眾所知?，F(xiàn)在有些企業(yè)已經(jīng)將其實用化為生產(chǎn)流程的一部分。3D打印機(jī)分為面向一般消費者的低端型號和面向商業(yè)用途的型號。盡管低端型號占據(jù)了大約80%的市場份額，而商業(yè)用途型號只占20%，但在價格、性能和打印物品的質(zhì)量方面，兩者之間的差距非常大。
本文將介紹3D打印機(jī)的成型方法、使用材料、市場動向以及工業(yè)清洗的現(xiàn)狀。
接下來介紹3D打印機(jī)的成型方式。
通過加熱熔融的樹脂從細(xì)小噴嘴中擠出，并逐層堆疊樹脂來制造物品的方法。可以使用的熱塑性工程塑料包括ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、PC/ABS合金、PPSF/PPSU樹脂和ULTEM（聚醚酰亞胺）樹脂等。
利用紫外線掃描液態(tài)光敏樹脂，按三維層次固化成型。
將材料粉末層層鋪開，用高功率激光束直接燒結(jié)或通過噴墨方式添加粘合劑來固化成型。前者可以使用尼龍等樹脂材料以及青銅、銅、鎳、鈦等金屬材料。后者可以使用淀粉、石膏等材料。
噴射液態(tài)紫外線固化樹脂，并用紫外線或特定波長的光照射使其固化和堆疊?？墒褂玫牟牧习ū┧犷?、類似ABS、類似PP、類似聚丙烯和類似橡膠等。
噴射粘合劑（而非成型材料）以固化材料?？梢允褂玫牟牧习ㄊ?、淀粉和陶瓷等全彩材料。
將薄片材料按截面形狀切割，并逐層接合堆疊?？梢允褂玫牟牧习ū∑瑺畹募垺VC樹脂和金屬。
基于噴涂粉末材料進(jìn)行堆焊的技術(shù)（激光包覆）?？梢允褂媒饘俜勰?。
3D打印最常用的材料是 ABS樹脂 和 PLA樹脂。近年來，越來越多的材料也能用于打印，比如：ASA樹脂（耐性強(qiáng)）、PP樹脂（耐熱、耐化學(xué)腐蝕）、PC樹脂和尼龍等工程塑料，還有丙烯酸、PETG、熱塑性聚氨酯和金屬材料等。
選擇材料一個關(guān)鍵點是：打印后不能變形或膨脹太大。以前，一些結(jié)晶性高分子材料因為受熱容易變形，不太適合用。但現(xiàn)在，隨著工業(yè)級3D打印設(shè)備的加熱技術(shù)越來越先進(jìn)，這類材料的應(yīng)用也變得更廣泛了。
| 材料 | 成型方式 | 優(yōu)點 | 缺點 |
| ABS樹脂 | FDM方式 | 耐沖擊、耐熱、耐化學(xué)性強(qiáng)；易于后處理如噴漆和打磨 | 耐候性差，濕氣下易變形 |
| PLA樹脂 | FDM方式 | 穩(wěn)定性高，冷卻后不易收縮和變形 | 耐沖擊性和耐熱性弱，難以后處理 |
| ASA樹脂 | FDM方式 | 耐候性高，適合戶外使用 | 無顯著缺點 |
| PP樹脂 | SLS/FDM方式 | 耐熱、耐沖擊、耐化學(xué)性強(qiáng)，重量輕 | 無顯著缺點 |
| PET/PETG | - | 強(qiáng)度、耐久性和耐熱性強(qiáng) | 無顯著缺點 |
| 環(huán)氧樹脂 | SLA/DLP方式 | 穩(wěn)定性和耐化學(xué)性強(qiáng) | 無顯著缺點 |
| 丙烯酸樹脂 | 材料噴射 | 耐沖擊和耐候性強(qiáng)，透明度高 | 表面易劃傷，透明度有限 |
| PC樹脂 | FDM方式 | 強(qiáng)度高，耐熱、耐沖擊、耐候性強(qiáng)，重量輕 | 對高溫高濕環(huán)境敏感，適用機(jī)型少 |
| 尼龍樹脂 | SLS方式 | 耐沖擊、耐熱、耐化學(xué)性強(qiáng)，柔韌性好 | FDM方式成型困難 |
| 熱塑性聚氨酯 | FDM方式 | 耐熱、柔韌性強(qiáng)，可調(diào)節(jié)硬度 | 穩(wěn)定性低，適用機(jī)型少 |
| 石膏 | 粘合劑噴射 | 材料成本低，成型時間短，易于著色 | 耐久性差，脆弱 |
| 金屬 | 激光沉積 | 可使用各種金屬材料 | 需要后處理 |
| 支撐材料 | FDM/SLA方式 | 適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支撐材料，水溶性支撐材料易于去除 | 需要后處理 |
在產(chǎn)業(yè)用3D打印市場的規(guī)模預(yù)計將從2021年的21億美元，以年均20%的增長率增長，到2026年達(dá)到52億美元。產(chǎn)業(yè)用3D打印技術(shù)正從原型制造向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，通過縮短試制品和最終部件的交付時間，大幅縮短了產(chǎn)品上市時間。
目前，3D打印技術(shù)被認(rèn)為適用于小批量到中批量生產(chǎn)，但未來有望實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。大規(guī)模增材制造（AM）的優(yōu)勢在于無需模具即可生產(chǎn)多種設(shè)計的產(chǎn)品，這使得一臺3D打印系統(tǒng)及其工藝能夠批量生產(chǎn)不同設(shè)計的多種產(chǎn)品。在競爭激烈的行業(yè)中，產(chǎn)品上市時間是決定品牌成功的關(guān)鍵因素之一。通過縮短試制品和最終部件的交付時間，可以大幅縮短產(chǎn)品上市時間，從而在時間競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
以下是關(guān)于3D打印成型方法及其相關(guān)清洗技術(shù)的介紹：
基本上不需要清洗，但在進(jìn)行噴漆或表面處理之前可能需要進(jìn)行清洗。
成型后，需要清洗附著在表面的UV固化樹脂。由于3D打印的獨特結(jié)構(gòu)如中空結(jié)構(gòu)和狹窄間隙，通常使用非危險物質(zhì)的乙二醇醚類清洗劑或酒精清洗。對于復(fù)雜的成型物，可能需要使用超聲波清洗或高壓噴流清洗，因此使用非危險物質(zhì)清洗劑是必要的。
通常使用空氣噴槍吹除未燒結(jié)的粉末。有時會使用水基清洗劑進(jìn)行顆粒清除。
基本上不需要清洗，但由于該方式可以進(jìn)行非常精細(xì)和復(fù)雜的加工，某些狹窄間隙可能需要參考光固化（SLA）方式的清洗方法。
成型后，用空氣噴槍吹除未硬化的粉末，但在微細(xì)加工部分可能需要補(bǔ)充使用光固化（SLA）方式的清洗方法。
成型后，用空氣噴槍吹除未燒結(jié)的粉末。有時需要去除燒結(jié)物。
工業(yè)用3D打印技術(shù)在金屬粉末、陶瓷粉末等無機(jī)材料領(lǐng)域發(fā)展迅速。當(dāng)前，采用有機(jī)粘結(jié)劑、分散劑、燒結(jié)助劑和焊劑等材料，通過低溫?zé)Y(jié)方式處理金屬粉末的技術(shù)正受到廣泛關(guān)注。
金屬注射成型（MIM）技術(shù)結(jié)合了塑料注射成型和金屬粉末冶金的優(yōu)點，能夠制造復(fù)雜形狀的金屬部件，而無需進(jìn)一步加工，成品接近最終形狀。這項技術(shù)在新能源汽車、精密機(jī)械、電子設(shè)備、通信設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備的部件制造中具有很大潛力。特別是由于輕量化和少量多品種生產(chǎn)的需求，這項技術(shù)在電動汽車、航空航天、無人機(jī)和太空產(chǎn)業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。
金屬注射成型使用約10微米的微細(xì)金屬粉末作為原料，能夠加工復(fù)雜形狀的鈦和不銹鋼等難加工材料。
這項技術(shù)正迅速應(yīng)用于傳統(tǒng)的FDM方式以及被稱為金屬-粘合劑噴射打?。∕BJ）的3D打印技術(shù)，并迅速擴(kuò)大市場。
在工業(yè)清洗領(lǐng)域，這一新興市場對清洗技術(shù)的要求，與電子行業(yè)中用于電路板和元器件的助焊劑殘留清除、微粒清洗等工藝相似，因此被視為具備發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應(yīng)用場景。
