Mae argraffu 3D, a elwir hefyd yn weithgynhyrchu ychwanegion (AM), yn broses weithgynhyrchu uwch sy'n adeiladu gwrthrychau tri dimensiwn trwy adneuo deunyddiau fesul haen. Gyda datblygiad parhaus technoleg argraffu 3D, mae gwahanol ddulliau dosbarthu wedi dod i'r amlwg, sy'n cwmpasu gwahanol egwyddorion mowldio, mathau o ddeunyddiau, a senarios cymhwyso. Bydd yr erthygl hon yn dosbarthu ac yn dadansoddi technoleg argraffu 3D yn systematig o dri safbwynt: egwyddorion technegol, priodweddau materol, a chymwysiadau diwydiant.
I. Dosbarthiad yn ol Egwyddor Mowldio
Mae craidd technoleg argraffu 3D yn gorwedd yn ei ddull mowldio. Mae'r dosbarthiad prif ffrwd presennol yn seiliedig ar y safon ryngwladol ISO/ASTM 52900:2015, sy'n rhannu prosesau gweithgynhyrchu ychwanegion yn saith prif gategori:
1. Allwthio Deunydd
Allwthio deunydd yw un o'r technolegau argraffu 3D mwyaf cyffredin, a nodweddir gan fodelu dyddodiad ymdoddedig (FDM). Mae'r dechnoleg hon yn defnyddio ffroenell wedi'i chynhesu i doddi deunydd thermoplastig (fel PLA neu ABS) a'i allwthio fesul haen, gan ei chaledu wrth oeri. Defnyddir FDM yn eang mewn addysg, prototeipio, a gweithgynhyrchu defnyddwyr oherwydd ei gost offer isel a gweithrediad syml.
2. Photopolymerization
Mae ffotopolymerization yn defnyddio golau UV neu ffynonellau golau eraill i wella resinau ffotosensitif hylifol. Defnyddir stereolithograffeg (SLA) a phrosesu golau digidol (CLLD) yn bennaf. Mae SLA yn defnyddio sganio laser i wella'r resin fesul pwynt, tra bod DLP yn defnyddio taflunydd i ddatgelu'r wyneb cyfan, gan gynyddu cyflymder argraffu. Mae'r technolegau hyn yn addas ar gyfer cynhyrchu rhannau sydd angen manylder uchel ac ansawdd wyneb, megis gemwaith, modelau deintyddol, a dyfeisiau microstrwythuredig.
3. Fusion Gwely Powdwr (PBF)
Mae ymasiad gwely powdr yn defnyddio pelydr laser neu electron i doddi powdr metel neu blastig yn ddetholus, gan ei sintro fesul haen i ffurfio gwrthrych solet. Mae sintering laser dewisol (SLS) yn addas ar gyfer deunyddiau thermoplastig fel neilon, tra bod toddi laser dethol (SLM) a thoddi trawst electron (EBM) yn cael eu defnyddio'n bennaf ar gyfer gweithgynhyrchu rhannau metel fel aloion titaniwm a dur di-staen. Defnyddir technoleg PBF yn helaeth mewn cymwysiadau heriol megis mewnblaniadau awyrofod a meddygol.
4. Jetting Deunydd
Mae chwistrellu deunydd yn debyg i argraffu inkjet traddodiadol, ond mae'n defnyddio resin ffotosensitif hylifol neu ddeunyddiau sy'n seiliedig ar gwyr, sydd wedyn yn cael eu halltu fesul haen gan ddefnyddio golau UV. Mae'r dechnoleg hon yn galluogi argraffu aml-liw deunydd ac aml-liw ac mae'n addas ar gyfer prototeipiau manwl uchel a chynhyrchu swp bach, megis modelau meddygol a chydrannau mecanyddol micro.
5. Rhwymwr Jetting
Mae chwistrelliad rhwymwr yn defnyddio rhwymwr wedi'i chwistrellu'n ddetholus trwy ffroenell i fondio deunyddiau powdr fel metel, cerameg neu dywod. Yna caiff y deunydd ei gryfhau trwy brosesu'r post fel sintro neu ymdreiddiad. Mae'r dechnoleg hon yn addas ar gyfer castio cyflym, gwneud llwydni tywod, a chynhyrchu rhannau metel ar raddfa fawr.
6. Dyddodiad Ynni Cyfeiriedig (DED)
Mae dyddodiad ynni cyfeiriedig (DED) yn defnyddio laser neu arc i doddi powdr metel neu wifren a'i adneuo fesul haen. Fe'i defnyddir yn gyffredin ar gyfer atgyweirio rhan a gweithgynhyrchu hybrid, gan gyfuno prosesau ychwanegyn a thynnu (ee, prosesu hybrid). Mae'r dechnoleg hon yn addas ar gyfer atgyweirio a chryfhau cydrannau metel mawr ac mae ganddi gymwysiadau pwysig yn y sectorau ynni ac awyrofod.
7. Lamineiddiad Taflen
Mae lamineiddio dalen yn golygu bondio neu weldio dalennau tenau o ddeunydd (fel papur, ffoil metel, neu bolymer) ac yna ffurfio'r siâp terfynol trwy dorri neu felino. Mae'r dechnoleg hon yn gost gymharol isel, ond mae'n cynnig cywirdeb cyfyngedig ac ansawdd arwyneb, sy'n ei gwneud yn addas ar gyfer cymwysiadau penodol megis pecynnu a modelau pensaernïol.
II. Dosbarthiad yn ôl Math o Ddeunydd
Mae amrywiaeth deunyddiau argraffu 3D wedi ehangu ymhellach ei ystod ymgeisio. Gellir eu categoreiddio yn bennaf fel a ganlyn:
1. Thermoplastigion
Mae'r deunyddiau hyn, megis PLA, ABS, a PETG, yn addas ar gyfer technoleg FDM ac fe'u defnyddir yn eang mewn prototeipio, addysg, a gweithgynhyrchu cynnyrch defnyddwyr.
2. Resinau ffotosensitif
Fe'u defnyddir mewn technoleg SLA/CLLD, ac maent yn cynnig arwynebau manwl gywir a llyfn, gan eu gwneud yn addas ar gyfer gemwaith, deintyddiaeth a pheiriannau micro.
3. Deunyddiau Metel
Mae'r rhain yn cynnwys aloion titaniwm, aloion alwminiwm, dur di-staen, ac aloion tymheredd uchel. Fe'u defnyddir yn bennaf mewn technolegau PBF a DED, ac fe'u defnyddir mewn mewnblaniadau awyrofod, modurol a meddygol.
4. Deunyddiau Ceramig
Wedi'u hargraffu gan ddefnyddio technoleg jetio rhwymwr neu SLA, maent yn addas ar gyfer dyfeisiau electronig, dyfeisiau biofeddygol, a chydrannau a ddefnyddir mewn amgylcheddau -tymheredd uchel.
5. Deunyddiau Cyfansawdd
Mae'r deunyddiau hyn, megis plastigau wedi'u hatgyfnerthu â ffibr carbon a chyfansoddion matrics metel, yn cyfuno manteision deunyddiau lluosog ac yn cael eu defnyddio i gynhyrchu rhannau strwythurol perfformiad uchel.
III. Dosbarthiad yn ôl Cymhwysiad Diwydiant
Gellir categoreiddio technolegau argraffu 3D hefyd yn seiliedig ar eu senarios cais diwydiant:
1. Prototeipio Cyflym
Defnyddir technolegau fel FDM a SLA yn eang yn ystod camau cynnar datblygu cynnyrch i wirio dichonoldeb dylunio yn gyflym a byrhau cylchoedd ymchwil a datblygu.
2. Gweithgynhyrchu Digidol Uniongyrchol (DDM)
Defnyddir technolegau PBF metel a DED i weithgynhyrchu rhannau swyddogaethol yn uniongyrchol, megis llafnau injan awyrennau, mowldiau, a chydrannau mecanyddol cymhleth.
3. Gofal Iechyd (Cymwysiadau Biofeddygol)
Defnyddir resin lluniadwy ac argraffu 3D metel ar gyfer prostheteg wedi'i deilwra, adferiadau deintyddol, a sgaffaldiau peirianneg meinwe.
4. Pensaernïaeth a Chelf
Defnyddir technolegau FDM a chwistrelliad rhwymwr ar raddfa fawr i greu modelau pensaernïol, cerfluniau, a chynhyrchion diwylliannol a chreadigol.
Gellir categoreiddio technoleg argraffu 3D mewn amrywiaeth o ffyrdd, gan arddangos amrywiaeth gyfoethog o egwyddorion mowldio, mathau o ddeunyddiau, i gymwysiadau diwydiant. Gyda datblygiadau parhaus mewn gwyddor deunyddiau, algorithmau meddalwedd, ac offer caledwedd, mae argraffu 3D yn symud yn raddol o brototeipio i gynhyrchu diwydiannol ar raddfa fawr, gan chwarae rhan allweddol mewn meysydd fel gofal iechyd, awyrofod a modurol. Yn y dyfodol, gyda datblygiad technolegau integreiddio prosesau aml-ddeunydd ac aml{-, bydd argraffu 3D yn hyrwyddo trawsnewid y diwydiant gweithgynhyrchu ymhellach tuag at weithgynhyrchu deallus a phersonol.
