3D打印是什么原理?
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2024-04-26
3D打印的发展方向
1.设备向大型化发展
纵观航空航天、汽车制造以及核电制造等工业领域,对钛合金、高强钢、高温合金以及铝合金等大尺寸复杂精密构件的制造提出了更高的要求。目前现有的金属3D打印设备成形空间难以满足大尺寸复杂精密工业产品的制造需求,在某种程度上制约了3D打印技术的应用范围。因此,开发大幅面金属3D打印设备将成为一个发展方向。
2.材料向多元化发展
3D打印材料单一性在某种程度上也是制约了3D打印技术的发展。以金属3D打印为例,能够实现打印的材料仅为不锈钢、高温合金、钛合金、模具钢以及铝合金等几种为常规的材料。3D打印仍然需要不断地开发新材料,使得3D打印材料向多元化发展,并能够建立相应的材料供应体系,这必将极大地拓宽3D打印技术应用场合。
3.从地面到太空
NASA是美国政府机构中较早研究使用3D打印技术,已利用3D打印技术生产了用于执行载人火星任务的太空探索飞行器的零部件,并且探讨在该飞行器上搭载小型3D打印设备,实现“太空制造”。“太空制造”是NASA在3D打印技术方向的重点投资领域。为实现“太空制造”,美国已在太空环境的3D打印设备、工艺及材料等领域开展了多个研究项目,并取得多项重要成果。
3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术,上世纪80年代已有雏形,其学名为“快速成型”。
在20世纪80年代中期,SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利,项目由DARPA赞助的。
1979年,类似过程由RF Housholder得到专利,但没有被商业化。
1995年,麻省理工创造了“三维打印”一词,当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
说到3D打印,就不得不提3D打印机。
3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。
现阶段三维打印机被用来制造产品。
2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大,价格也开始下降。
该技术可用于珠宝,鞋类,工业设计,建筑,工程和施工(AEC),汽车,航空航天,牙科和医疗产业,教育,地理信息系统,土木工程,和许多其他领域。
最早的3D打印出现在上个世纪的80年代,价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。
3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。
3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一,据报道,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并已将其成功推向市场。
普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。
而这种最新发明的打印机,它不仅使立体物品的造价降低,且激发了人们的想象力。
未来3D打印机的应用将会更加广泛。
在此之前,三维打印机数量很少,大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。
他们主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。
甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。
人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机,工厂也在进行直接销售。
不过物以稀为贵,一套三维打印机的价格从一般的750美元到上等质量的27000美元不等。
科学家们表示,三维打印机的使用范围还很有限,不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。
3D打印带来了世界性制造业革命,以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现,而3D打印机的出现,将会颠覆这一生产思路,这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题,任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。
它无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体, 从而极大地所缩短了产品的生产周期,提高了生产率。
尽管仍有待完善,但3D打印技术市场潜力巨大,势必成为未来制造业的众多突破技术之一。
3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
1986年,Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。
1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利。
1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。
2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。
2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
2013年10月,全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。
2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪。
1.19世纪末,美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术,随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。
2.20世纪80年代以前,三维打印机数量很少,大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。甚至有汽车专家打印出了汽车零部件,然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。
3.1979年,美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利,但没有被商业化。
4.到20世纪80年代后期,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并已将其成功推向市场,3D打印技术发展成熟并被广泛应用。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机,它不仅使立体物品的造价降低,且激发了人们的想象力。
1.3D打印机是一种可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,属于工业机器人的一种,不仅可以“打印”出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。
2.3D打印技术过去常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,这项技术正在普及。
3.它的原理是:把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品,可以即时使用,通过3D打印机也可以打印出食物。
4.3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料,堆叠薄层的形式有多种多样,可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。