3D打印机商业应用(最后一种成熟的商用3D打印技术)

海潮机械 2023-01-16 01:36 编辑:admin 287阅读

1. 最后一种成熟的商用3D打印技术

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。

3D打印主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段和入门阶段,能够很直观地阐述3D打技术的工艺原理。工业级的3D打印机主要分为快速原型制造和直接产品制造两种。 细分的来说、可分为 :SLA、SLS、FDM、金属打印。

3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。所以,它的商业价值,在于如何正确运用,形成很好的产业链,还需要各行各业进行技术改造。

2. 现有3d打印技术

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,美国科学家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,美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

打造3D打印汽车的Jim Kor团队成员

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。

2018年8月1日起,3D打印枪支将在美国合法,3D打印手枪的设计图也将可以在互联网上自由下载。

2018年12月10日,俄罗斯宇航员利用国际空间站上的3D生物打印机,设法在零重力下打印出了实验鼠的甲状腺。

2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校在《自然·医学》杂志发表论文,首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,在装载神经干细胞后被植入脊髓严重受损的大鼠脊柱内,成功帮助大鼠恢复了运动功能。该支架模仿中枢神经系统结构设计,呈圆形,厚度仅有两毫米,支架中间为H型结构,周围则是数十个直径200微米左右的微小通道,用于引导植入的神经干细胞和轴突沿着脊髓损伤部位生长。

2019年4月15日,以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料,3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏,这在全球尚属首例(3D打印心脏)。

2020年5月5日首飞成功的长征五号B运载火箭上,搭载着我国新一代载人飞船试验船,船上还搭载了一台“3D打印机”。这是我国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。

3. 3D打印的主流技术

3D打印与创新应用

3D打印又称增材制造、快速成形、自由制造,是一种以二维层片叠加实现三维模型的制造方式。

3D打印是第三次工业革命的重要标志,正深刻改变和影响着制造模式和社会发展,使创新者不受制造工业的限制,可充分发挥设计想象。

本微课以大量图片和微视频,介绍了3D打印的工作原理、主流工艺和创新应用,并介绍了创客在3D打印发展中的作用。

希望通过本微课的学习,可以使学生了解3D打印的优势,并应用到创新创业中。

4. 成熟的商用3d打印技术是什么

fdm3d打印机工作原理是:fdm是熔融沉积成型技术,3D打印时采用的堆叠薄层的形式有多种多样。常用的3D打印机采用的是熔融沉积快速成型。熔融沉积又叫熔丝沉积,它是将丝状热熔性材料加热融化,通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。

热熔材料融化后从喷嘴喷出,沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上,温度低于固化温度后开始固化,通过材料的层层堆积形成最终成品的工作原理

5. 基于3D打印技术的产品设计

3D打印设计思路,其实3D打印主要是用摄像机把这个物体形成一个3D的模型,利用三维空间将它打印出来。

6. 商业化最早的3D打印技术

FDM 3D打印机

FDM打印机,也是市面上看的比较多的打印机。FDM打印机根据熔融沉积快速成型,主要材料ABS和PLA。优势是价格便宜,能够打印任意想打印的物品。整体而言经过近两年的波动,基于FDM技术的3D打印设备现已度过了粗放增长期;桌面类的设备革除了来自开源硬件和创客范的粗陋,在商业化和智能化层面大大改观;专业类的设备逐渐重视人性化、易用性,更接近实际使用环境。

SLA 3D打印机

光固化成型是最早出现的快速成型工艺,其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。光固化成型是目前研究最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。与FDM相比,SLA3D打印机相具备更高的打印机精度,一般层厚在0.1到0.15mm,成型的零件精度较高。

SLS 3D打印机

推进SLS等3D打印技术发展以打印很多材料,将使它们的范围远远超出单一材料零件的应用范围和可能性,这是大多数实际零件所具备的。SLS3D打印机主要用以工业生产和军工业生产。这类打印机根据选择性激光烧结,选用主要材料为粉末材料。

DLP 3D打印机

DLP3D打印技术因为每层固化时根据幻灯片似的片状固化,速度比同类型的SLA要快。DLP技术主要运用DLP投影,投影过程中将整个面的激光对焦到3D打印材料表面。DLP3D打印机在高精细打印层面具备较佳表现,通常带小巧的彩色触摸屏,配用多国语言,是清晰显示界面,支持USB电缆、Wi-Fi、有线网络连接等,管理便捷。

FFF 3D打印机

FFF3D打印机通常选用高温喷头,能够打印大量高强度材料、如:碳纤维、尼龙等高性能材料。整体为一体式模组结构,将驱动、传动、导向及支撑等结构整合化设计,很多尺寸平台可供选择,能很好地符合工业级应用。

3DP打印机

目前,工业级3DP打印设备已成功应用于黑色金属、铝合金铸件的生产领域,能改变传统铸造手工造型方式,完成铸造流程再造,明显提升生产效率与砂型精度,备受国内外研究人员的认同与充分肯定。

7. 技术最成熟的3d打印技术

3D打印在医疗领域的应用大致分为四个层次。

一是快速成型层面,这个层面的应用主要是根据数字影像资料打印出立体三维模型,帮助医生分析病情,拟定手术方案。另外,立体三维模型便于医生与患者沟通交流,这方面的应用在技术上已逐渐成熟。

二是利用3D打印技术制造出辅助手术工具或器械。由于每台手术的独特性,需要特定的手术工具或器械以满足医生的特定需求,3D打印技术为满足个性化的手术器械提供了技术保障,可以制造出个性化的手术器械用于某例特定手术。

三是3D打印技术可直接打印出植入体内的修复体,即快速制造层面。在这个层面上打印出的个性化修复体可以植入到人体内,更好地与病人的病灶结合,做到精准医治疾病。

四是组织工程生物活体的3D打印技术,可制造出具有生物活性的人体组织和器官,这是目前生物3D打印的研究热点和研究方向。

8. 哪种打印技术是最后一种成熟的商用3D打印技术

3D打印技术类型:

1、FDM:熔融沉积快速成型,主要材料ABS和PLA。

熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。

2、SLA:光固化成型,主要材料光敏树脂。

光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。

光固化成型是目前研究得最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm,成形的零件精度较高。

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)工艺是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP(Three-Dimensional Printing)专利,该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。

4、SLS:选择性激光烧结,主要材料粉末材料。

SLS工艺又称为选择性激光烧结,由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。

将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。

5、LOM:分成实体制造,主要材料纸、金属膜、塑料薄膜。

LOM工艺称为分层实体制造,由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。LOM工艺采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。

6、PCM:无模铸型制造技术

无模铸型制造技术(PCM,Patternless Casting Manufacturing)是由清华大学激光快速成形中心开发研制。该将快速成形技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中来。首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型。由铸型CAD模型的STL文件分层,得到截面轮廓信息,再以层面信息产生控制信息。

9. 3D打印商业化

3D打印技术起源自19世纪美国研究的照相雕塑和地貌成型技术,学界将其称为“快速成型技术”。1986年美国科学家查尔斯·胡尔利用一种叫光敏树脂的液态材料,发明出世界上第一台3D打印机。

随后胡尔以这种技术为基础成立了世界上第一家3D打印设备公司3D Systems,并于1992年卖出了第一台商业化产品。