淺談3D打印技術(shù)

1、    淺談3d打印技術(shù)    摘要：3d打印思想起源于19世紀(jì)末的美國，學(xué)術(shù)名稱為快速成型技術(shù)，也稱為增材制造技術(shù)，它可以通過3d打印機(jī)利用分層打印的技術(shù)打印出立體實(shí)物。隨著3d打印研發(fā)技術(shù)的不斷突破，3d打印已經(jīng)成功應(yīng)用于生物醫(yī)療、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，3d打印技術(shù)必將成為新的工業(yè)革命中不可或缺的助力。關(guān)鍵詞：3d打印 分層 制造 材料 領(lǐng)域 精度科技是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一動(dòng)力。近年來，我國先后出臺(tái)了多項(xiàng)政策推動(dòng)前沿技術(shù)的發(fā)展。3d打印作為前沿技術(shù)之一，對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合等都產(chǎn)生了深刻的影

2、響，并有力的改變了制造業(yè)等行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。下面我們就一起來認(rèn)識(shí)一下3d打印技術(shù)。一、什么是3d打印3d打印通過3d打印機(jī)來完成，它是可以“打印”出真實(shí)的3d物體的一種設(shè)備，之所以通俗地稱其為“打印機(jī)”是因?yàn)?d打印分層加工的過程與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有所區(qū)別。普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3d打印機(jī)常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。二、3d打印的起源與發(fā)展3d 打印的思想起源于19這一技術(shù)的發(fā)展隨后產(chǎn)生了3d打印的核心制造思想。在隨后的百余年的時(shí)間里，新的科技不斷出現(xiàn)，3d打印的技術(shù)也在在新科技的融入下不斷完

3、善。1986年，美國發(fā)明家查爾斯·赫爾成立一家名為“3d systems”的公司，價(jià)格昂貴，而且所能打印的產(chǎn)品數(shù)量也少得可憐。雖然以我們現(xiàn)在的眼光來看這臺(tái)機(jī)器非常落后，但它畢竟是第一臺(tái)得以成功推向市場的商業(yè)3d打印機(jī)，它的出現(xiàn)為3d打印技術(shù)的推廣奠定了基礎(chǔ)。但是在較長的一段時(shí)間內(nèi)，由于價(jià)格昂貴、使用不便，3d打印技術(shù)一直都是各大研究室的專屬，遲遲未能得到普及。這一項(xiàng)目的實(shí)施為3d打印普及化浪潮揭開了序幕。至此，3d打印技術(shù)終于得以面向普通大眾開放，而在隨后的十余年的時(shí)間內(nèi)掀起了全民參與的熱潮，進(jìn)而極大地推動(dòng)了3d打印技術(shù)的發(fā)展。三、3d打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀3d打印技術(shù)自從2000年被應(yīng)

4、用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之后，在不斷發(fā)展的過程中，3d打印技術(shù)開始在多個(gè)行業(yè)顯示出其特有的功能，例如在最開始通過制造牙齒，人體植入物，以及定制化修復(fù)過程，另外還可以提高3d打印技術(shù)的精度，來直接打造助聽器，植入物，復(fù)雜手術(shù)器械，另外通過運(yùn)用3d打印技術(shù)，還能夠幫助設(shè)計(jì)開發(fā)人員建立全新的產(chǎn)品開發(fā)方式，直接通過3d打印技術(shù)可以快速精確的將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)食物，不僅能夠縮短開發(fā)周期，而且也能夠降低開發(fā)的整體費(fèi)用，保證企業(yè)在激烈的市場競爭中具有核心競爭力，另外在3d打印的過程中，由于規(guī)模制造較小，另外在高端產(chǎn)品定制上也非常符合，所以3d打印技術(shù)同樣能夠在機(jī)械制造領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，通常來說，對(duì)于單件或者小批量的

5、零件制造，能夠有效的節(jié)省生產(chǎn)成本，提高自身的競爭優(yōu)勢。從目前來看，注塑模具的設(shè)計(jì)與3d打印主要包括ug和pro/e兩種方法。其中ug注塑模具能夠運(yùn)用mold wizard模塊進(jìn)行自動(dòng)3d打印和設(shè)計(jì)，保證整個(gè)模具設(shè)計(jì)更加的精細(xì)化。通過建模環(huán)境下利用實(shí)體操作進(jìn)行手工3d打印，而pro/e模具則能夠利用mold design模塊和emx模塊進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。但是相比較來說，ug軟件更加的方便快捷，而且功能更加強(qiáng)大。通過利用3d軟件針對(duì)模具進(jìn)行分模設(shè)計(jì)能夠快速的實(shí)現(xiàn)分型面設(shè)計(jì)1。如果分時(shí)面比較復(fù)雜，還可以通過破孔和臺(tái)階面的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)注塑模具后蓋的孔進(jìn)行修復(fù)，點(diǎn)擊分析塑模部件驗(yàn)證，針對(duì)產(chǎn)品拔模分析，

6、單擊抽取命令，將分型面的所有曲面進(jìn)行抽取。通過縫合命令將所有產(chǎn)品的后面膜補(bǔ)孔面分型面進(jìn)行組合。然后運(yùn)用注塑模工具創(chuàng)建方塊和分割實(shí)體，注塑模具后蓋的前膜與后膜，最終完成3d打印設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)圓形過渡面的過程中，通過塑模部件驗(yàn)證的功能并不能夠直接判斷分型面的位置，所以必須要使用面拆分命令進(jìn)行處理。首先要打開菜單欄的分析，點(diǎn)擊塑模部件驗(yàn)證的命令，設(shè)置脫模方向?yàn)檎蛐?，然后單擊塑件部件?yàn)證的命令框，選擇所有命令顏色。保證圓角處的位置都處于分型面上，不能夠直接的分開前膜與后膜，在這種情況下就能夠單擊面拆分選擇被等斜度線拆分。然后再回到注塑部件驗(yàn)證的選擇框選擇命令區(qū)域，根據(jù)分型線的位置設(shè)計(jì)前膜和后膜。脫模方

7、向包括次脫模方向和主脫模方向。為了能夠有效的保證脫模質(zhì)量，再次涂抹的過程中應(yīng)該與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)方向保持一致。而在主脫模的過程中，應(yīng)該與注塑機(jī)合模的方向保持一致，在脫模的過程中，必須要保證脫模方向簡單化。3d打印線就是指型芯、型腔、滑塊斜頂?shù)雀鞑糠值姆纸缇€。3d打印線必須要保證塑件脫模方向的最大投影邊緣輪廓線保持一致，所在的位置不能夠影響塑件的正常使用。并且對(duì)于塑件的模具要求一次成型。但是在實(shí)際制作的過程中，由于3d打印線很容易出現(xiàn)毛峰等缺陷，導(dǎo)致模具自身存在精度不足的問題。所以為了避免這種情況發(fā)生，3d打印線必須要避開塑件光滑的表面，并且保證3d打印線所在的位置能夠幫助模具進(jìn)行快速排氣，為了能夠保

8、證塑件的生產(chǎn)必須要謹(jǐn)慎的選擇3d打印線2。要想促進(jìn)模具和機(jī)械加工工藝的使用壽命不斷增強(qiáng)，在設(shè)計(jì)分型面的過程中，要盡可能的提高分型面的光滑程度，避免出現(xiàn)銳邊或者薄鋼板的情況，分型面的封膠長度應(yīng)該要保持一致，不能夠與側(cè)面接觸同時(shí)側(cè)面的斜度設(shè)計(jì)要保持穩(wěn)定。四、困擾3d打印的幾個(gè)問題3d打印技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，從出現(xiàn)到應(yīng)用也不過幾十年的時(shí)間，所以3d打印技術(shù)在現(xiàn)階段還有許多問題必須解決，首先，3d打印技術(shù)的打印材料無法滿足實(shí)際的需求，因?yàn)?d打印技術(shù)必須要通過，在14種基本材料基礎(chǔ)之上，混搭出107種材料，而這些材料與我們?nèi)粘Ｉ钪兴軌蚪佑|到的材料相比較來說非常的少，其次，3d打印雖然具有簡單性

9、的特點(diǎn)，并且不受各種條件的限制，但是它會(huì)影響體積大小以及精細(xì)程度，伴隨著體積的不斷增加，3d打印技術(shù)的成本打印時(shí)間，材料的質(zhì)量也會(huì)不斷增加，由于3d打印，通過一層一層的制作物品，要想進(jìn)一步提高物品的精確度，必須要保證每一層的厚度都縮小，但是這樣就會(huì)導(dǎo)致3d打印速度變慢，從而影響3d打印的效率，另外3d打印機(jī)在打印的過程中，必須要將材料加熱，通過噴嘴噴出，在這一過程中，不僅會(huì)釋放大量有毒的粒子，而且很有可能影響人體健康，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新技術(shù)新方法不斷被人們所應(yīng)用，通過3d打印技術(shù)的發(fā)展能夠更好的促進(jìn)工業(yè)制造的整體水平，而且隨著納米材料復(fù)合材料等新型材料在23d打印中的應(yīng)用，可以有效解決3d打印材料問題的不足。參考文獻(xiàn)：1張學(xué)軍，唐思熠.3d打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)j.材料工程，2016，（02）：122-128.2朱艷