Percetakan 3D, juga dikenali sebagai Additive Manufacturing (AM), ialah kaedah "transformatif" untuk pengeluaran perindustrian tradisional. Proses pembuatan tolak tradisional merujuk kepada penggunaan bahan kerja model geometri sedia ada, dan penggunaan alat untuk memotong, menggilap dan mengukir bahan secara beransur-ansur untuk akhirnya menjadi bahagian yang diperlukan. Percetakan 3D adalah sebaliknya. Dengan bantuan peralatan percetakan 3D, model digital tiga dimensi berlapis, dan bahan khas seperti serbuk logam, bahan termoplastik dan resin terus dilonggokkan dan diikat lapisan demi lapisan, dan akhirnya ditumpangkan untuk membentuk keseluruhan tiga dimensi. . Percetakan 3D ialah teknologi antara disiplin, meliputi mesin, bahan, penglihatan komputer, perisian, elektronik dan disiplin lain, dan teknologi teras terletak pada pembuatan pencetak 3D, yang juga mempunyai keperluan khas untuk bahan, perisian, reka bentuk, dsb.
Berbanding dengan proses pembuatan tradisional, percetakan 3D mempunyai ciri-ciri membentuk struktur yang kompleks, memendekkan kitaran realisasi produk, kekuatan produk yang tinggi, ringan dan kadar penggunaan bahan yang tinggi, tetapi kosnya juga agak tinggi. Ciri-ciri teknologi percetakan 3D adalah seperti berikut:
(1) Bahagian dengan struktur geometri kompleks boleh dihasilkan untuk mencapai pengeluaran bersepadu, dan kerumitan struktur tidak akan membawa kos tambahan. Pereka bentuk tidak lagi terikat dengan proses pembuatan tradisional dan boleh mencipta bahagian dengan lebih bebas.
(2) Memendekkan kitaran pembangunan dan realisasi produk baharu. Apabila membangunkan produk baru dalam teknologi tradisional, adalah perlu untuk mereka bentuk dan menghasilkan acuan baru dan mewujudkan proses pemasangan, manakala percetakan 3D tidak memerlukan acuan dan prosesnya pendek.
(3) Produk mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi dan ringan. Bahagian percetakan 3D boleh merealisasikan struktur kekisi sarang lebah yang sukar diproses oleh teknologi tradisional dan boleh mengurangkan berat di bawah premis memastikan prestasi. Berdasarkan ciri-ciri proses pemejalan pantas percetakan 3D, sifat mekanikal yang baik boleh dicapai, dengan itu memastikan peningkatan kekuatan.
(4) Kadar penggunaan bahan telah bertambah baik. Oleh kerana bahan-bahan itu ditindih lapisan demi lapisan, hampir tiada sisa bahan dalam proses pengeluaran, dan kadar penggunaan bahan mencapai lebih daripada 90 peratus. (5) Kos peralatan dan kos bahan adalah tinggi. Peralatan percetakan 3D gred industri adalah mahal, antara satu hingga dua juta yuan hingga berpuluh juta yuan. Di samping itu, disebabkan oleh proses khas, percetakan 3D mempunyai keperluan khas untuk bahan, dan bahan biasa perlu diselaraskan. Walau bagaimanapun, penyelidikan dan pembangunan bahan adalah sukar dan mahal, yang mengehadkan pembangunan percetakan 3D pada tahap tertentu.
Selepas lebih daripada 30 tahun pembangunan, teknologi percetakan 3D telah dipertingkatkan secara berterusan, dan pelbagai mod percetakan seperti pencetakan bio 3D, percetakan bahan organik, dan percetakan logam telah dibentuk. Percetakan 3D logam secara amnya menggunakan sumber tenaga pancaran laser dan elektron untuk mencairkan serbuk logam, supaya serbuk logam disinter dan dilonggokkan untuk membentuk struktur keseluruhan. Terdapat dua kaedah input serbuk logam dalam keseluruhan proses, penyebaran serbuk dan pemberian serbuk. Mengikut kaedah penyusuan serbuk yang berbeza, prinsip proses pencetakan 3D logam dibahagikan kepada pemendapan tenaga berarah (juga dikenali sebagai pemakanan serbuk) dan peleburan terpilih katil serbuk (juga dipanggil penyebaran serbuk). Salutan serbuk merujuk kepada penyebaran serbuk logam pada substrat untuk membentuk lapisan nipis, yang kemudiannya disatukan dengan laser mencairkan kawasan tertentu pada lapisan nipis. Berbanding dengan penyebaran serbuk, pemberian serbuk tidak membentuk lapisan nipis, dan serbuk terus dihantar ke kolam lebur yang dibentuk oleh laser pada substrat melalui muncung serbuk dan disinter untuk membentuk keseluruhan. Teknologi pencetakan 3D logam arus perdana boleh dibahagikan secara kasar kepada teknologi lebur terpilih laser (SLM), pembentukan lebur rasuk elektron (EBM), teknologi pembentukan jaring laser (LENS), teknologi pemendapan filamen gabungan sinar elektron (EBF), dan sebagainya.
Terdapat tiga faktor penting dalam pembangunan teknologi pembuatan bahan tambahan logam, peralatan, bahan, dan proses. Pada masa ini, masih terdapat ruang untuk penambahbaikan dalam ketiga-tiga aspek ini. Untuk mengembangkan skala aplikasi teknologi percetakan 3D, teknologi pembuatan aditif logam berkembang ke arah kos rendah, saiz besar, berbilang bahan, ketepatan tinggi dan kecekapan tinggi.
(1) Peralatan aditif logam berkembang ke arah berskala besar dan pengkhususan. Dengan peningkatan permintaan untuk mencetak struktur berskala besar dan bidang tertentu, peralatan percetakan 3D logam telah menjadi trend ke arah pembangunan berskala besar dan profesional.
(2) Bahan mentah boleh cetak terus meningkat, dan percetakan bahan komposit mula muncul. Pada masa ini, jenis bahan mentah yang digunakan dalam percetakan 3D logam adalah agak kecil dan kualiti bahan tidak tinggi. Dengan penembusan berterusan pembuatan aditif dalam bidang perindustrian, permintaan pasaran untuk percetakan 3D logam yang boleh mencapai percetakan campuran berbilang bahan semakin meningkat secara beransur-ansur. Di samping itu, pencetakan serentak pelbagai bahan komposit mula muncul, yang boleh menggabungkan kelebihan bahan yang berbeza.
(3) Membangunkan teknologi pembuatan aditif logam baharu. Teknologi pembuatan aditif logam tradisional mempunyai masalah seperti kos tinggi dan kecekapan rendah, antaranya kecekapan rendah juga merupakan salah satu faktor utama yang menyekat pembuatan aditif daripada menggantikan pembuatan tolak tradisional dalam banyak bidang. Dijangkakan bahawa dengan kematangan beransur-ansur teknologi ini pada masa hadapan, seperti peningkatan kuasa laser dan pengoptimuman laluan percetakan, kadar pengeluaran pembuatan aditif mungkin dipertingkatkan.