1. 3d.打印技术
它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。
2. 3d打印技术应用
1、3d打印人体组织
生物3d打印机可以打印各种人体组织结构,这是拯救生命的医疗行业新实验的一部分。利用生物3d打印机打印人体组织,比如手指、皮肤等,可以为组织工程和再生医院提供多种可能性。而且利用3d打印的人体组织还有一个优势,可以用于医学研究人员进行实验室测试,代替测试动物,直接在人体组织器官上进行测试。
2、在地球外也能使用
不仅可以在地球上使用,空间站宇航员也对其有所青睐,空间3d打印可以在外太空用于多种项目,可以直接创建自适应工具到生活在火星或月球上,无重力3d打印机给实际提供了更多的可能性。
3、使用3d打印机反而能减少成本
很多人认为3d打印技术是一种高科技的、昂贵的制造技术,但实际上应用可以通过加速设计师的产品开发来降低成本。使用3d打印机可以快速制作设计原型,可以将传统工艺中制造模具的时间节约出来,因为其只需要通过一个3d模型便可以直接生成,在时间上相比传统制造要节约超过一半的时间。
4、可以利用3d打印机建造房屋
建筑3d打印机可以直接进行房屋建造!这种制造技术的主要优势是可以节约时间,在24小时就能制造550-75平米的房子了。这种技术也被认为是建造紧急适用房屋的一种新方法。其不仅可以用于社会住房,还可以用于解决我国农村房屋短缺的问题。
5、可以穿到身体上的3d打印产品
衣服、鞋子、首饰、包包、眼镜、手表等元素都可以用3d打印机进行生产!而且3d打印的产品已经成为了新的时尚,被运动鞋品牌广泛采用,如:耐克、阿迪达斯、 锐步等,且都取得了不同程度的成功。3D打印眼镜也正在成为一件大事。在眼镜行业,这项技术越来越多地用于制作,因为它为制作完全定制的3D打印眼镜框提供了广泛的可能性。生产工艺的优化,成本的优化定制或创造复杂形状的可能性…纵维立方3d打印将为时尚行业开辟一个新的创意领域。
3. 3d打印技术的优点
3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计,3D打印机是首选的加工设备,它可以将这样的设计在实体世界中实现。下面是来自各个行业、具有不同背景和专业技术水平的人用类似的方式描述,3D打印帮助他们减少主要成本、时间和复杂性障碍。 3D打印的优势传统制造业无法企及 优势1:制造复杂物品不增加成本 就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式,并改变我们计算制造成本的方式。 优势2:产品多样化不增加成本 一台3D打印机可以打印许多形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少,做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本,一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。 优势3:无须组装 3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上,在现代工厂,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人(甚至跨洲)组装。产品组成部件越多,组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。 优势4:零时间交付 3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存,企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产,零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。 优势5:设计空间无限 传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。 优势6:零技能制造 传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求,然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示,做同样复杂的物品,3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。 优势7:不占空间、便携制造 就单位生产空间而言,与传统制造机器相比,3D打印机的制造能力更强。例如,注塑机只能制造比自身小很多的物品,与此相反,3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后,打印设备可以自由移动,打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用,因为它们所需的物理空间小。 优势8:减少废弃副产品 与传统的金属制造技术相比,3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人,90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。 优势9:材料无限组合 对当今的制造机器而言,将不同原材料结合成单一产品是件难事,因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展,我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料,这些材料色调种类繁多,具有独特的属性或功能。 优势10:精确的实体复制 数字音乐文件可以被无休止地复制,音频质量并不会下降。未来,3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率,我们可以扫描、编辑和复制实体对象,创建精确的副本或优化原件。 以上部分优势目前已经得到证实,其他的会在未来的一二十年(或三十年)成为现实。3D打印突破了原来熟悉的历史悠久的传统制造限制,为以后的创新提供了舞台。
4. 3d打印技术发展前景
前景可观。这是以后的发展趋势,会节约成本,省时省力。
5. 3d打印技术的优点与缺点
3d打印机有6种类型。
1、FDM:熔融沉积快速成型,主要材料ABS和PLA。
熔融挤出(FDM)工艺的材料一般都是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状进料。材料加热后在喷嘴内熔化。喷嘴沿零件的截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的物料挤压出来,物料迅速凝固,并与周围的物料粘结。每一层都堆叠在前一层之上,起到定位和支撑当前层的作用。
2、SLA:光固化成型,主要材料光敏树脂。
光固化是最早的快速成形技术。它的原理是根据光聚合原理对液体光敏树脂进行聚合。在一定波长(x=325nm)和强度(W=30MW)的紫外光照射下,该液体材料发生快速的光聚合反应,其分子量急剧增加,材料由液态转变为固态。
光固化是目前研究最多、最成熟的技术。一般层厚在0.1~0.15mm之间,成型零件的精度比较高。
3、3DP:三维粉末粘接,主要材料粉末材料,如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末。
三维印刷(3DP)工艺是由麻省理工学院的EmanualSachs等人发明的。1989年,e.m.Sachs申请了三维打印专利,这是非晶态微滴打印领域的核心专利之一。3DP工艺类似于SLS工艺,由陶瓷粉、金属粉等粉末材料形成。
4、SLS:选择性激光烧结,主要材料粉末材料。
SLS工艺,也被称为选择性激光烧结,是德克萨斯大学奥斯汀德哈德分校的C.R.于1989年开发的。SLS工艺是由粉末材料形成的。
将料粉涂抹在成型零件的上表面并刮平;采用高强度CO2激光对新铺层上的零件截面进行扫描。将该材料粉末在高强度激光辐照下烧结在一起,得到该零件的截面,并粘结到下面的成型零件上;其中一段烧结后,铺上一层新的材料粉末,并选择性烧结下一段。
5、LOM:分成实体制造,主要材料纸、金属膜、塑料薄膜。
LOM工艺被称为分层实体制造(layeredentitymanufacturing),是1986年由美国Helisys公司的迈克尔·费金(MichaelFeygin)开发的。公司推出了lomo-1050和lomo-2030两种类型的成型机。LOM工艺采用薄膜材料,如纸张、塑料薄膜等。板材表面预涂一层热熔胶。
6、PCM:无模铸型制造技术
PCM(无模铸造制造)是由清华大学激光快速成型中心开发的。将快速成型技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中。首先,由零件CAD模型得到铸件的CAD模型。从铸件CAD模型的STL文件中获取截面轮廓信息,然后由层信息生成控制信息。
6. 3d打印技术分类
有6种。
1、FDM:熔融沉积快速成型,主要材料ABS和PLA。
熔融挤出(FDM)工艺的材料一般都是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状进料。材料加热后在喷嘴内熔化。喷嘴沿零件的截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的物料挤压出来,物料迅速凝固,并与周围的物料粘结。每一层都堆叠在前一层之上,起到定位和支撑当前层的作用。
2、SLA:光固化成型,主要材料光敏树脂。
光固化是最早的快速成形技术。它的原理是根据光聚合原理对液体光敏树脂进行聚合。在一定波长(x=325nm)和强度(W=30MW)的紫外光照射下,该液体材料发生快速的光聚合反应,其分子量急剧增加,材料由液态转变为固态。
光固化是目前研究最多、最成熟的技术。一般层厚在0.1~0.15mm之间,成型零件的精度比较高。
3、3DP:三维粉末粘接,主要材料粉末材料,如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末。
三维印刷(3DP)工艺是由麻省理工学院的EmanualSachs等人发明的。1989年,e.m.Sachs申请了三维打印专利,这是非晶态微滴打印领域的核心专利之一。3DP工艺类似于SLS工艺,由陶瓷粉、金属粉等粉末材料形成。
4、SLS:选择性激光烧结,主要材料粉末材料。
SLS工艺,也被称为选择性激光烧结,是德克萨斯大学奥斯汀德哈德分校的C.R.于1989年开发的。SLS工艺是由粉末材料形成的。
将料粉涂抹在成型零件的上表面并刮平;采用高强度CO2激光对新铺层上的零件截面进行扫描。将该材料粉末在高强度激光辐照下烧结在一起,得到该零件的截面,并粘结到下面的成型零件上;其中一段烧结后,铺上一层新的材料粉末,并选择性烧结下一段。
5、LOM:分成实体制造,主要材料纸、金属膜、塑料薄膜。
LOM工艺被称为分层实体制造(layeredentitymanufacturing),是1986年由美国Helisys公司的迈克尔·费金(MichaelFeygin)开发的。公司推出了lomo-1050和lomo-2030两种类型的成型机。LOM工艺采用薄膜材料,如纸张、塑料薄膜等。板材表面预涂一层热熔胶。
6、PCM:无模铸型制造技术
PCM(无模铸造制造)是由清华大学激光快速成型中心开发的。将快速成型技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中。首先,由零件CAD模型得到铸件的CAD模型。从铸件CAD模型的STL文件中获取截面轮廓信息,然后由层信息生成控制信息。
7. 3d打印技术的基本原理
基本原理。“3D打印”是通俗的叫法,学术名称为“快速原型制造”(RapidPrototypingManufacturing),是80年代末90年代初在美国开发兴起的1项高新制造技术。“3D打印”技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术和新材料技术的基础上集成发展起来的,采取材料累加的新成型原理,直接由CAD数据打印制成3维实体模型。
快速成型系统就像是1台“立体打印机”,不需要传统的刀具、机床、夹具,即可快速而精密地制造出任意复杂形状的新产品样件、模具或模型。 3D打印机原理很简单,每层的打印进程分为两步,先在需要成型的区域喷洒1层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不容易分散,然后再喷洒1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疏松状态。
这样在1层胶水1层粉末的交替下,实体模型将会被打印成型。完成后,要处理掉物品周围沾满的粉末,这是可以循环利用的,再涂上增强硬度的胶水。 “3D打印机”与传统打印机最大的区分在于耗材不同——后者使用墨粉,前者使用的则是1些可以产生固化反应的材料,如树脂、塑料、陶瓷、石膏、金属等等。
例如:助听器生产部门利用3D打印机扫描患者的耳朵轮廓后复制出适合的助听器。汽车定制公司利用3D打印机为汽车爱好者提供专门的汽车部件。消费电子产品厂商用3D打印机来完成对产品功能的设计,以免在大范围生产后修改设计。医生用3D打印机来制造实习模型。
博物馆用3D打印机复制真品,以免参观者损毁真品,等等。
8. 3d打印技术在医疗领域的四个层次
3D打印技术分类及应用趋势如下。全球范围内的工业级3D打印主要应用集中在交通运输、航空航天、工业装备、消费级电子产品、医疗五大领域。
工业领域相对成规模的还是3D打印注塑模具应用;其他各方面,更多的是使用3D打印在研发阶段的样件试制,以及一些手板件的打印。