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3D打印到底是什么?

来源:深圳晚报   2013-07-10 13:53:21   点击:

导读: 3D打印技术(3D printing),即快速成形技术,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印到底是什么?

3D打印技术(3D printing),即快速成形技术,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。早期常用在模具制造、工业设计等领域,被用于制造模型,现逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些特殊物品(比如人体的髋关节或牙齿,或钟表与飞机零部件等)。

古代文物由于时间长久,战乱或各种原因,损坏原因众多,工匠们一直都是艰辛地对文物进行修补。故宫早就用3D打印机,用它来对损坏的文物进行修补,复原了大量已被损坏的文物。3D打印机还可快速地复制文物,便于文物的外出展览使用。电影《十二生肖》里就展示了这种神奇的功能。

基本功能

3D打印技术与3D电影一样,早在上世纪90年代中期就有,首先是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“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。发展到今天,它已经是无所不能做的神奇机器。

在固体物件,或者创造一个物体的外形方面,该技术的使用范围无限广大,你可以想像任何产品结构并当即进行打印制造,生活中需要的东西你都可以尽情畅想,3D打印机马上就其变成实物。未来的玩具更具个性化,可以根据人们的喜好来设计各种玩具。自己是玩具的制造者,遍布在周边的各类设计公司,随时可以解决你的想法。小型玩具制造者也会随处可见。3D打印机的普及会解放中国大批生产力,提升中国企业的国际竞争力,它将广泛地出现在珠宝,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,枪支以及其他领域。总之,这种机器小物件可做,大到可以制造别墅。

工作原理

3D打印机的工作原理,首先它将每一层的打印过程分为两步,在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替重叠的作用下,实体模型将会被“打印”成型,打印完毕后只要扫除松散的粉末即可。而剩余粉末还可循环利用。

打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末,当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料,不仅对固化反应速度有要求,对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。3D打印技术能够实现600dpi分辨率,每层厚度只有0.01毫米,即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。而且可以利用有色胶水实现彩色打印。

由于打印精度高,打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计,结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图,齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动,而腔体、沟槽等形态特征位置准确,甚至可以满足装配要求,打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料,还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其他材料可供选择。

技术优点

3D打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作,桌面打印机可以打印出你需要的小物品,假设一个茶杯,在打印完成后,可以马上用来盛水。放在办公室一角使用的称为桌面机。而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大件物品,则需要工业用打印机来完成。

它最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比,3D打印技术还拥有如下优势:通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且,它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形,让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外,在具有良好设计概念和设计过程的情况下,还可以简化生产制造过程,快速有效又廉价地生产出单个物品。大多数金属和塑料零件为了生产而设计,这就意味着它们会非常笨重,并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。3D打印技术中,生产出的零件更加精细轻盈。

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