3D列印應用：10種用途及範例

各種帶有文字覆蓋層的3D列印透明和白色零件

3D打印應用

3D印刷 3D列印技術不再僅限於快速原型製作。它在製造業中得到了廣泛的應用，涵蓋眾多領域，本文將重點放在其中10個常見應用。這些應用包括3D列印航空航太零件、注塑模具、汽車零件和醫療植入物。 

從根本上講，3D列印（也稱為增材製造）是根據數位3D模型逐層製造實體零件的過程。工程師可以從材料擠出、粉末床熔融、光固化成型、材料噴射和黏結劑噴射等技術中進行選擇。  

企業可以透過識別這些 3D 應用來獲益，因為每個行業都傾向於使用特定的技術。例如，如果注重材料多樣性，熔融沈積成型 (FFF) 是首選技術；立體光刻 (SLA) 適用於設計精細的應用；材料噴射成型 (MJT) 可提供光滑的表面，等等。  

將3D列印技術與工業應用相匹配是一項重要的商業決策，它會影響營運的順利進行和最終的獲利。本指南將為您介紹3D列印應用，幫助您了解10種工業應用及其對應的技術。  

 

什麼是3D打印？

3D列印是指根據數位3D模型逐層建構實體組件或零件。它也因其增材製造的特性而被稱為“增材製造”。 

3D列印製程流程圖，圖中噴嘴將熔融材料噴射到可控移動平台上。

3D列印基礎知識

雖然 3D 列印技術有多種類型，但最突出的是熔融沈積成型 (FDM) 或熔融絲材製造 (FFF)。 3D印表機沿X軸、Y軸和Z軸移動。 X軸控制左右移動，Y軸控制前後移動，Z軸控制上下移動。 印表機的各個組件共同作用，實現耗材在列印平台上的送料、加熱和擠出。這些主要組件包括加熱塊、噴嘴、擠出機馬達和控制板。 ISO/ASTM 52900:2021(en)標準收錄了更多關於3D列印的詞彙和術語，涵蓋了積層製造的一般原則。1]

 

3D列印的公差和精度 

戴著手套，用數位卡尺測量黑色3D列印零件的公差。

三維公差和精度

精準度對於3D列印零件至關重要，尤其是在航空航太、醫療保健和汽車等行業。每個列印零件都應符合規格並符合製造標準。 憑藉尖端技術和創新策略，可以滿足不同產業的精準需求。 

下表列出了常見 3D 列印技術的公差範圍。.  

3D打印技術 

標準尺寸公差 

SLS

± 0.3% (± 0.3 mm)

SLA

± 0.5% (± 0.2 mm)

FDM

± 0.5% (± 0.5 mm)

碳DLS

± 0.1% (± 0.1 mm)

DMLS

± 0.2% (±0.1 – 0.2 mm)

請注意：這些並非固定公差。實際可達到的三維公差取決於材料、機器性能和後處理過程。 

Boda 提供高精度、高細節的客製化 3D 列印零件和產品，無論是用於原型製作還是大規模生產，都能實現 ± 0.025 毫米的精確公差。 

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3D列印受歡迎的原因－優勢

近年來，由於材料種類繁多、產品複雜、機械性能各向同性、表面光滑等優點，3D 應用在各行各業越來越受歡迎。 這些優勢可以根據所使用的 3D 列印類型進行最佳化，如下所述。 

材質多樣 – 3D列印材料多樣性在熔融沈積成型（FFF）技術中體現得最為明顯。如果您需要列印多種類型的3D產品，FFF將是您的首選技術。此外，FFF技術價格實惠且易於規模化生產，因此能夠滿足您各種規模的專案需求。 

複雜產品 3D列印可以輕鬆製造複雜的零件。立體光刻（SLA）技術就具備這種能力。這項優勢在珠寶製作中尤其實用。 

黃金3D列印戒指，飾有複雜的立方體網格圖案，並鑲嵌寶石

SLA 3D列印珠寶

然而，複雜零件的生產並非必然容易。零件的整體可製造性取決於設計方向、支撐結構、材料和後處理步驟。 

各向同性力學性能 高各向同性力學性能是指3D列印部件在各個方向上都具有良好的機械性能。這種優勢在選擇性雷射燒結（SLS）技術中最為顯著。 

光滑的表面 – 3D列印零件的表面也非常光滑。這是採用材料噴射法列印零件的顯著特徵。

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10個關鍵的3D列印應用 

如下文所述，3D列印的主要應用領域包括快速原型製作、模具製造、航空航太、汽車和工業終端零件。其他應用領域包括注塑模具、醫療/牙科植入物和器械、牙齒矯正器和牙冠、消費品以及教育和研究。 

1. 快速原型製作

快速原型製作是指將CAD設計快速轉換為實體模型。 3D列印技術在此領域使工程師能夠在設計和製造過程的早期階段測試模型的組裝、形狀和功能。如果缺陷能夠及早發現，則可以在投入模具資金之前進行修改。

2. 工裝、夾具及工裝裝置

夾具在確保製造過程中精度和重複性方面發揮著至關重要的作用。 3D列印作為機械加工的替代方案，使製造商能夠以更低的成本更快地生產這些零件。這對於小批量、專用工具的生產通常尤其重要。 

雙手將灰色塑膠零件定位到帶有支撐塊的白色 3D 列印夾具上

3D列印夾具和工裝

3. 航空航太零件

常見的航空航太3D列印零件包括外殼、管道、燃油噴射器和支架。製造商採用積層製造技術生產此類零件，是為了避免注塑成型製程中前期模具投資。 

3D列印金屬火箭引擎噴射器板，帶有許多小型噴嘴開口

用於火箭的3D列印燃料噴射器

4. 汽車及相關行業零件

無論是客製化還是替換用途，汽車零件的生產都需要大量的初始模具投資。 3D列印汽車 與射出成型相比，這種製程能夠更有效地實現解決方案的快速迭代和小批量生產。汽車零件製造商正在利用這一優勢來提升商業效益。 

例如，製造複雜 3D列印摩托車零件 可在數小時內完成。確切的生產時間取決於零件尺寸、材料、列印技術和後處理要求。

5. 工業終端用途零件 

與原型不同，最終用途零件直接且實際地應用於機器和設備。當這些零件結構複雜且需求量相對較小時，採用積層製造比傳統方法更具經濟效益。 

6. 醫療/牙科植體和器械

義肢、植入物和其他患者相關設備必須根據具體要求進行精確設計和製造。 3D列印的尺寸精度能夠提供客製化、安全的解決方案，滿足病患安全要求。而常見的現成醫療器材可能無法提供同等程度的服務。 

在醫療實驗室環境中，用鑷子夾持3D列印的多孔晶格植入物

醫療3D列印

此外，根據應用的不同，這些部件還需要適當的驗證、測試和法規遵循審查。 ISO 13485 是幫助製造商在生產過程中保持可追溯性和品質的框架之一。2]

7. 牙齒矯正器和牙冠 

牙科和矯正產業也是3D列印技術的重要市場，尤其是在矯正器和牙冠的製造方面。這項技術能夠滿足這些零件的精度要求。先進的牙科實驗室可以利用3D列印技術提供客製化和標準化的解決方案。 

8. 消費品 

3D列印技術可應用於種類繁多的消費品，涵蓋眼鏡和鞋類等。由於3D列印無需注塑模具成本，即使是規模較小的企業也能輕鬆客製化和區分產品，而無需承擔經濟壓力。 

9. 教育與研究

學術界和教育界利用3D列印技術生產實驗室設備、模型和原型。這些產品有助於研究人員和學生與現實世界工程中使用的物品和流程進行互動。 

10. 國防與軍事應用

3D列印技術在國防和軍事領域被廣泛用於生產小批量零件和野戰維修零件。在偏遠地區作戰中，零件的快速更換比傳統的採購方式更為重要，因此3D列印解決方案尤其關鍵。 

白色無人機機頭，附攝影機感應器雲台，背景是藍天

無人機技術中的3D列印

 

應用與3D列印技術比較表

此表將 3D 列印應用與理想技術進行匹配，並說明匹配原因。 

應用類型 

理想的3D列印技術

原因 

快速原型

FFF/SLA

細緻、低成本、快速

工裝、夾具及工裝裝置

FFF

低成本、耐用

航空航天零部件

粉末床融合 (PBF)

航空航天零件，複雜幾何形狀

汽車及相關零件

FFF / PBF

功能部件，快速迭代 

工業終端用途零件

PBF / FFF

經濟高效－小批量複雜零件

醫療/牙科植體及器械

粉末床熔融/材料噴射

生物相容性、精密度 

牙齒矯正器和牙冠

SLA/DLP/LCD

透明樹脂，公差嚴格 

消費產品

還原光聚合

設計多樣，表面光滑

教育與研究

FFF

低成本

國防和軍事應用

DED

用於現場維修的小批量零件

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主要的3D列印技術 

主要的 3D 列印技術有：材料擠出（FDM/FFF）、粉末床熔融（PBF）、光固化成型（SLA、DLP、LCD）、材料噴射（PolyJet、MultiJet）、黏結劑噴射、片材層壓和定向能量沉積（DED）。 

下表列出了與每項技術相關的材料和應用。 

3D打印技術

常用材料

常用應用

材料擠出成型（FDM/FFF）

ABS、尼龍、PC、纖維增強複合材料

工裝夾具、功能原型、標準最終用途零件

粉末床融合 (PBF)

金屬粉末、TPU、尼龍（PA11、PA12）

航空航太零件、醫療零件、複雜幾何形狀

光固化成型（SLA、DLP、LCD）

可澆注樹脂、標準樹脂、透明樹脂

牙齒矯正器與牙冠、消費品、精密原型、珠寶

材料噴射（PolyJet、MultiJet）

光聚合物樹脂

解剖學和醫學模型，設計驗證

粘合劑噴射

金屬粉末、沙子 

金屬零件，砂型鑄造模具

薄板層壓

塑膠薄膜、紙張、金屬箔

概念模型、建築模型

定向能量沉積 (DED)

金屬粉末或金屬絲

航空航天維修、工具維修、通用金屬零件維修

 

3D列印零件的耐久性

3D列印零件的耐用性取決於材料、腔室溫度、軟體設定、零件設計和後處理。 例如，尼龍12韌性粉末（SLS）具有很高的結構強度、抗衝擊性和延展性，因此非常耐用。它廣泛應用於航空航太零件的製造，例如燃油箱連接器和燃油管路。

同時，3D軟體設定應確保達到所需的耐久性。材料密度和層方向對零件的完整性和耐久性尤其關鍵。 

 

與3D列印相關的成本

影響 3D 列印成本的因素有：零件設計複雜度、材料成本、訂單量、3D 列印技術以及後處理要求。 

以下是這些因素各自的運作方式。

零件設計複雜性 複雜的內部幾何結構需要更長的列印時間，從而增加成本。支撐結構和壁厚也會影響材料用量，進而影響3D列印成本。 

材料費用 印刷過程中材料的用量、種類和廢料量都會直接影響成本。就材料類型而言，金屬通常比塑膠貴得多。 

訂單量 規模經濟意味著更大的訂單可能會帶來更低的單價。 

3D打印技術 某些3D列印技術比其他技術更具成本效益。 DMLS/SLM（金屬）技術因其特殊性而成本較高，而FDM通常每小時成本最低。 

大型FDM 3D列印機，配備雙噴頭，正在列印灰色汽車引擎缸體

工業級FDM 3D列印

後處理要求 – 這些要求包括去除支撐、清潔、表面處理、固化和塗漆/塗層。 

 

3D印表機的維護

3D列印機的最佳性能不僅取決於設備的良好選擇，還取決於專業的維護實踐，這包括：

  1. 日常保養 噴嘴清潔、床面平整、導軌潤滑 
  2. 每周維護 – 皮帶張緊、韌體和軟體更新、過濾系統清潔
  3. 每月維修 – 電氣連接檢查、感測器校準、熱端清潔/更換 
  4. 預測性維護 – 分析歷史性能日誌和即時感測器數據

3D列印應用的未來展望 

未來，3D列印應用將朝著降低成本、加快生產速度和提高永續性的方向發展。這些發展趨勢將推動技術進步、供應鏈整合以及3D列印技術在製造業的大規模應用。 

 

在結論 

與早期的3D列印技術不同，如今的3D應用已遠不止於原型製作。在航空航太、汽車、牙科、消費品和國防等關鍵產業，3D列印的實際應用已十分顯著。 

無論你選擇 SLA、黏結劑噴射還是 FFF，3D 列印技術都應該與精度要求、所用材料和生產量相符。 對於複雜的最終用途零件、小批量模具、快速原型製作以及本文中重點介紹的其他 3D 列印應用而言，積層製造是一種更快、更經濟高效的方法。 您計劃生產哪個零件？請上傳您的設計，我們的工程師將進行審核。我們會根據可製造性和成本，推薦合適的3D列印技術。您還將獲得免費報價。

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常見問題

3D列印會取代其他傳統製造流程嗎？

不完全如此。 3D列印在很大程度上是一種輔助技術，尤其適用於複雜幾何形狀、小批量生產和客製化零件。它更有可能在積層製造和傳統製造方法並存的混合製造環境中廣泛使用。 

哪些材料適合用於3D列印原型？

金屬3D列印可使用的材料範圍較窄，通常僅限於鋁合金AlSi10Mg、不銹鋼316L、Inconel 718和鈦Ti-6Al-4V。它們通常採用直接金屬雷射燒結（DMLS）方法進行加工。 

3D列印比CNC加工更具成本效益嗎？

這取決於零件的體積和幾何形狀。對於小批量生產複雜零件而言，3D列印更具成本效益，因為它避免了模具成本。隨著產量的增加，CNC加工的成本效益會越來越高。 

無論加工成本如何，對於強度更高、精度更高的零件而言，CNC 也是更好的投資選擇。 

哪一種3D列印技術最適合用於功能性零件的製造？ 

由於其卓越的尺寸穩定性和機械強度，直接金屬雷射燒結（DMLS）和選擇性雷射燒結（SLS）是功能性零件最常用的3D列印技術。例如，SLS被廣泛用於製造牙科模型。 

參考 

[1]https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso-astm:52900:ed-2:v1:en 

[2]https://www.iso.org/iso-13485-medical-devices.html