3D打印技术已经彻底改变了我们看待制造方式和产品设计的方式。而其中最关键的一环便是3D打印丝材,因为它是构建3D打印模型的基础材料。针对市场上常见的3D打印丝材直径有1.75毫米、2.85毫米和3毫米三种规格,本文将对这三种规格进行详细探讨。
一、1.75毫米丝材
1.75毫米的3D打印丝材是目前市场上最为常见的规格。与其他直径相比,1.75毫米的丝材相对来说更细,因此可以提供更精细的打印效果。1.75毫米的丝材多用于小尺寸或者复杂的打印模型,因为它们需要更高的精度和更小的打印喷嘴直径。这也是为什么不同的3D打印机厂商使用1.75毫米的丝材的原因之一。
二、2.85毫米丝材
相对于1.75毫米的丝材,2.85毫米的3D打印丝材更加粗,但仍然是市场上最为常见的规格。与1.75毫米的丝材相比,2.85毫米的丝材打印速度更快,可以更快地完成大尺寸或者结构简单的打印模型。2.85毫米的丝材直径较粗,通常适用于模型的长边尺寸较大的部分。
三、3毫米丝材
3毫米的3D打印丝材是市场上最少的规格之一。与其他两种直径相比,3毫米的丝材是最粗的。由于丝材更加粗,打印速度也相对较慢,因此3毫米的丝材通常适用于大型结构的打印模型,如雕塑或者弯曲部分。但对于普通用户,由于需要一台更大的3D打印机才能兼容3毫米的丝材,因此3毫米的丝材更适合专业用户。
无论您是想要打印小型模型还是大型结构体,市场上总有适合您的3D打印丝材规格。1.75毫米、2.85毫米和3毫米是最为常见的规格,每种规格都有自己的优势和劣势。在选择3D打印丝材时,最好先考虑您要打印的模型是否需要更高的精度或者更快的打印速度。选择合适的丝材将有助于确保您的打印任务更有效率。
从现在来看,3D打印已经给制造业带来了巨大影响。那些曾经需要几百美元、耗时几周的手板件,现在可以早上设计、晚上打印,第二天早上就可以送达客户手里。有些公司已经在使用3D打印工艺制造注塑模具。不再需要花费几个月时间来等待可以用于生产的模具的制造,或者因为下游设计变化导致修改模具的大量金钱投入,或者生产层上的不确定因素。不管是模具验证还是注塑件小批量生产,都可以快速3D打印模具。如果模具有问题或者需要修改设计,再打印一个并重复验证或生产就是。对吗?
这些观点有一些道理。塑料3D打印的注塑模具有点像我们后院的塑料棚,它比金属棚便宜,塑料棚搭建速度很快且在低载荷下表现良好。但是如果积雪太多,他们将破裂成一屋的碎片。3D打印模具有自己的一席之地,有些企业在3D打印模具的应用上比较成功。支持者称3D打印模具比传统模具加工方式快达90%、便宜达70%。在某些情况下这可能是真实的,但是明白金属模具相比3D打印塑料模具的优势/劣势非常重要。
真正的模具,真正的快速
快速制造公司ProtoLabs自从1999年已经开始生产快速模具注塑零件。它提供的模具可制造工程塑料、金属、液态硅胶(LSR)等材料的零件。模具主要使用铝(有些情况下用钢)材机加工得到,可加工几个到1000个零件,发货时间1-15天。
它的工业级3D打印服务包括光固化(SLA)、选择性激光烧结(SLS)和直接金属激光烧结(DMLS)。可打印材料包括仿聚丙烯和ABS的类热塑性材料、工业级尼龙及金属(如不锈钢、铝合金及钛合金等)。
既然有如此大范围加工能力,为什么不直接打印模具,而是机加工制造模具呢?
模具制造商当警惕
ProtoLabs公司工程师一直在考虑打印模具,但是在做了16年的快速模具生意,一些原因仍迫使他们坚持可靠的快速注塑成型工艺:
01表面质量
3D打印逐层加工得到零件,这会导致产品表面有台阶纹效应。直接打印的模具也存在类似问题,后期需要机加工或者喷砂来消除这些细小的、齿状的边缘。小于1mm的孔必须钻,更大的孔需要扩孔或者钻孔,螺纹特征需要攻丝或者铣削。这些二次处理很大程度上削弱了3D打印模具的速度优势。
02尺寸因素
尽管快速铝模具具有许多优点,但在某些特定情况下,采用3D打印模具也是不可忽视的选择。对于那些拥有先进的3D打印机,并愿意投入充足时间研究其在注塑机上的应用效果的厂家来说,他们可能会倾向于直接打印模具。
模具设计师必须掌握如何制作功能齐全的模具,模具的重新设计和制作涉及大量成本投入。技术人员的配备以及相关设备的支持也是不可或缺的,包括模具喷砂的机械工人、顶针安装专家、注塑机操作员等。这些工作的重要性源于参数设置的特殊性,与传统模具制作存在显著不同。
这里有一个问题:为什么我们不直接使用DMLS技术呢?为什么不在一开始就选择直接打印金属模具呢?DMLS技术利用激光和精密光学器件在金属粉末床上逐层构建零件,其生产的致密商业产品广泛应用于航空和医疗领域。有专家预测,未来铝和模具钢材料的模具可能会通过直接打印实现,这将大大提高冷却效率,显著缩短注塑时间并延长模具寿命。尽管DMLS直接打印模具在某些情况下速度较慢且成本较高,通常仅限于小批量、设计复杂的模具,或用于加工传统机加工方法难以制造的模具嵌入物。但在特定条件下,它仍然是一个可靠的替代方案。
具体地说,ProtoLabs公司认为最好使用DMLS、SLA或其他3D打印工艺来发挥其独特优势:专注于打印零件而非模具。如果满足以下条件,3D打印注塑模具将成为一个值得考虑的选项:
1. 对于小批量、需要较大拔模角度的零件生产;
2. 模具设计团队熟悉并掌握3D打印模具的设计原则;
3. 拥有塑料模具加工和装配的专业团队和设备。但需要注意的是,虽然3D打印模具在小批量生产中表现出色,但对于需要长期使用的模具,一旦验证了设计的合理性后,仍需采用更为耐用的材料如铝或不锈钢来制作模具。由于3D打印模具与传统模具在设计上的差异,项目时间和预算上需要考虑多次模具的重设计和测试。
至于光固化3D打印机,目前市场上主流的技术包括SLA、DLP和LCD等。其中LCD技术是市面上最为普及的光固化技术。关于LCD光固化3D打印机的优势和劣势如下:
优势方面:
1. 打印精度高:采用高分辨率的透光屏,轻松达到100微米的精度,技术上优于SLA技术。目前市场上除了工业级别的设备外,只有DLP技术能与LCD技术相抗衡。
2. 成本较低:LCD属于开源技术,设备零部件相对SLA和DLP更为便宜,具有很高的性价比。
3. 上手容易、维护简单:架构简单,没有复杂的部件需要维护,只需要有高分辨率的透光屏和Z轴模组即可组装。
4. 耗材通用:采用紫外光固化技术,所使用的树脂耗材与DLP技术兼容通用。除了特定的SLA专用树脂外,LCD光固化3D打印机使用广泛。
5. 打印速度快:与SLA的点成型不同,LCD和DLP都是面成型技术,可以同时打印多个物件。劣势方面:首先LCD的关键部件——透光屏的选择性较少。其次由于必须使用特定的透光屏并对高温烘烤有良好的耐受性,因此透光屏是经常需要更换的零件之一。最后LCD的整体打印成型尺寸相对较小这也是相对工业级别光固化机和FDM机器的一个不足之点综合来看可以得到任何选择和使用都会有自己的权衡与应用需求您可以根据您的实际情况来综合考虑怎么选择和确定设备和方法下面还可以举更多一些事例来了解各优势劣势具体的应用情况从而更好地做出决策