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3D打印技術

來源:   發(fā)表時間:2016/3/19 11:12:22  點擊次數:【2982】


???? 3D打印(英語3D?printing),屬于快速成形技術的一種,它是一種數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術(即積層造形法)。過去其常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型,現正逐漸用于一些產品的直接制造。特別是一些高價值應用(比如髖關節(jié)或牙齒,或一些飛機零部件)已經有使用這種技術打印而成的零部件,意味著“3D打印這項技術的普及.??

一般原理

???? ?打印的設計過程是:先通過計算機輔助設計(CAD)或計算機動畫建模軟件建模,再將建成的三維模型分區(qū)成逐層的截面,從而指導打印機逐層打印。設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描來產生三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

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打印過程

打印機通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機如Objet Connex系列還有3D Systems ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的墨水滴的直徑通常為50100個微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數小時到數天,根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用3D打印的技術則可以將時間縮短為數個小時,當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品,而3D打印技術則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的3D打印機就可以滿足設計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

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優(yōu)點介紹

??? 三維打印技術的魅力在于它不需要在工廠操作,桌面打印機可以打印出小物品,而且,人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里;而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機零件等大物品,則需要更大的打印機和更大的放置空間。3D打印技術的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具,就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產品的研制周期,提高生產率和降低生產成本。與傳統(tǒng)技術相比,三維打印技術還擁有如下優(yōu)勢:通過摒棄生產線而降低了成本;大幅減少了材料浪費;而且,它還可以制造出傳統(tǒng)生產技術無法制造出的外形,讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器;另外,在具有良好設計概念和設計過程的情況下,三維打印技術還可以簡化生產制造過程,快速有效又廉價地生產出單個物品。三維打印技術還有其他重要的優(yōu)點。大多數金屬和塑料零件為了生產而設計,這就意味著它們會非常笨重,并且含有與制造有關但與其功能無關的剩余物。三維打印技術不是這樣的。在三維打印技術中,原材料只為生產所需要的產品,借用三維打印技術,他的團隊生產出的零件更加精細輕盈。當材料沒有了生產限制后,就能以優(yōu)化的方式來實現其功能,因此,與機器制造出的零件相比,打印出來的產品的重量要輕60%,并且同樣堅固。

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社會影響

有些業(yè)內人認為,三維打印技術對制造業(yè)的影響將可與噴墨打印機對文件打印的影響相媲美。15世紀出現的活字印刷術讓手寫體變成了印刷體。印刷機同那些可以進行大規(guī)模生產的機器一樣,打印出同一物品的副本,但是,其在打印個性化文件時的效率并不高。后來,噴墨打印機使打印變得更便捷、更廉價、更有個性。如今,盡管傳統(tǒng)打印機仍然打印著大量的書籍和報紙等,但更多的打印任務是由噴墨打印機來承擔的,它能按需打印出書籍、標簽、照片等。

三維打印技術帶來的變化或將改變制造業(yè)的經濟面貌。許多人認為,這項技術將讓商業(yè)完全去中心化,逆轉伴隨著工業(yè)化到來的城市化進程,人們將不再需要工廠,屆時,每個村莊都將擁有一個由打印機組成的制造廠,制造所需的物品。但是,也有人認為,城市的經濟和社會利益遠遠超出吸引工人到裝配線上工作的能力。

有人堅持認為,三維打印技術減少了對工廠工人的需求,削減低成本、低工資的優(yōu)勢,因而會增加發(fā)達的生產能力。不過,也有人對此表示懷疑,他們稱,亞洲制造商也有能力采用該技術,而且,即使三維打印技術確實會讓生產重回,它也無法提供更多的工作機會,因為與標準的制造過程相比,它并非勞動密集型的技術。

而三維打印技術給物流公司帶來的威脅是顯而易見的,2010年在由中外運敦豪國際航空快遞有限公司(DHL)組織的一次大會上,有人就提出了這種可能性:當公司能夠在需求產品的地方打印出急需的零部件時,為什么還會從國外空運呢?

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