3d技術(shù)發(fā)展綜述

1、3D 打印技術(shù)發(fā)展綜述摘要：3D 打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或材料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構(gòu)造物體的技術(shù)。給出基本簡(jiǎn)介及其技術(shù)原理；其在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展法過程中遇到的技術(shù)壁壘問題；指明 3D 打印技術(shù)實(shí)際應(yīng)用及其光明的發(fā)展前景。關(guān)鍵字：3D 打印，快速成型，添材制造引言：3D 打印技術(shù)是一項(xiàng)性技術(shù)，其重要性可與電腦時(shí)代相媲美。3D 打印制造不需在工廠進(jìn)行操作，也就意味著無需機(jī)械加工或者任何模具，這毫無疑問將大大縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)需要的人力資源成本。以目前加式制造的發(fā)展情況來看，3D期。3D 打印技術(shù)及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)介紹3D 打印技術(shù)簡(jiǎn)

2、介之后必將是社會(huì)制造的迅猛發(fā)展時(shí)3D 打印技術(shù)是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生產(chǎn)三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱為添加制造技術(shù)。作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，3D 打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、 科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識(shí)，具有很高的科技含量。3D、材料是 3D系。此打印的設(shè)備，它是集機(jī)械、控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電統(tǒng)，主要有高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)外，新型打印材料、打印工藝、設(shè)計(jì)和控制等也是 3D 打印技術(shù)體系的重要組成部分。目前，3D 打印技術(shù)主要被應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術(shù)制作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代這些領(lǐng)

3、域傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝。3D 打印可以在一定程度上制作的效率和精密程度。除此之外在生物工程與醫(yī)學(xué)、建筑、服裝等領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。1.2 3D 打印技術(shù)的基本概念3D出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 90 年代中期，實(shí)際上是利用光和紙層疊等技內(nèi)裝有液體術(shù)的快速成形裝置。它與普通噴墨工作原理基本相同，或者“粉末”等打印材料，與電腦連接后，通過電腦控制把打印材料一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這種打印技術(shù)稱為 3D打印技術(shù)。3D 打印技術(shù)實(shí)際上是一系列快速原型成型技術(shù)的統(tǒng)稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機(jī)在X-Y 平面內(nèi)通過掃面形式形成工件的截面性狀，而在Z

4、 坐標(biāo)間斷地作出厚度的位移，最終形成三維制造。設(shè)計(jì)出三維圖形無需模具即可整體成型，這就是 3D 打印名字的由來。由于成品是增加材料、逐漸鋪陳所得，即每次只鋪一層，因此打印技術(shù)又被稱為“增加材料制造技術(shù)”。3D 打印技術(shù)是一系列技術(shù)的組合，即通過一臺(tái)機(jī)器逐層的添加物層的方式來制造一個(gè)物體，其組合由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、激光成形、擠出機(jī)，或能一次打印一層物質(zhì)的針頭。增材制造能生成復(fù)雜的幾何物體，其可以有空腔或者活動(dòng)而傳統(tǒng)的機(jī)器不能勝任這種方式的制造。3D 打印技術(shù)已經(jīng)在消費(fèi)品，汽車工業(yè)和航空工業(yè)等領(lǐng)域部分獲得應(yīng)用。它對(duì)于制造新奇廉價(jià)的物品很合適但生產(chǎn)大體積低價(jià)格且有足夠強(qiáng)度的能力有限。據(jù)估計(jì)到 2023

5、 年增材制造有望取代一些傳統(tǒng)的規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)，導(dǎo)致大量擁有現(xiàn)產(chǎn)能力的本地化微工廠出現(xiàn)，有效縮短生產(chǎn)周期，簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈。在這一過程中發(fā)展中國(guó)家將是主要受益者，因?yàn)樵霾闹圃煜鄬?duì)于傳統(tǒng)制造來說，其對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)的要求更低。理論上來說，當(dāng) 3D 打印技術(shù)成熟后，隨著打印材料的添加的不同，可以打印任何東西，包括打印、房子、機(jī)械等，并且可以按照你想要的一摸一樣打印出來，只要你在計(jì)算機(jī)前把要打印的東西的形狀等設(shè)置好即可。1.3 3D 打印過程原理每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴撒一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水速黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍然保持松

6、散狀態(tài)，這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)打印成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型而勝于粉末還可以循環(huán)利用。打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當(dāng)然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對(duì)反應(yīng)有要求，對(duì)于模型強(qiáng)度以及打印“分辨率”都有直接影響。3D 打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn) 600dpi 分辨率，每層厚度只有 0.01mm，即使模型表面有圖形或者文字也能夠清晰打印。受到噴打印原理的限制，打印速度不會(huì)很快，較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí) 25mm 的垂直速度，相比早期產(chǎn)品有數(shù)倍，而且可以利用有色膠水實(shí)現(xiàn)彩色打印色彩濃度高達(dá) 24 位。由于打印精度高，打印出的模型必然不錯(cuò)。除了

7、可以外形曲線上的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)自然不在話下。如果用來械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正?；顒?dòng)，而腔體、溝槽等形態(tài)特征位置準(zhǔn)確，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實(shí)體甚至可以通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。同時(shí)粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能復(fù)合、熔模鑄造等其他材料可供選擇。1.4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)三維打印技術(shù)的在于它不需要在工廠操作，桌面可以打印出小物品，而且人們可以將它放在一角、商店甚至房子里；而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機(jī)零件等大物品，則需要更大的和更大的放置空間。3D 打印技術(shù)最突出的優(yōu)勢(shì)是無需加工和任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的

8、研制周期，提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)還具有以下優(yōu)勢(shì)：通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本；大幅度減少了材料浪費(fèi)；而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無造出的外形，讓人們可以更有效的制造出飛機(jī)機(jī)翼或者熱交換器；另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下，三維打印技術(shù)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造過程快速有效又廉價(jià)的生產(chǎn)出單個(gè)物品。三維打印技術(shù)還具有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)金屬和零件為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，這就意味著他們會(huì)非常笨重，并且含有與制造有關(guān)但與其功能無關(guān)的剩余物。而在三維打印技術(shù)中，原材料只為生產(chǎn)所需要的物品，借用三維打印技術(shù)，他的團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出的零件更加精細(xì)輕盈。當(dāng)材料沒有了生產(chǎn)限制后，就能以

9、最優(yōu)化的方式來實(shí)現(xiàn)其功能，因此，與機(jī)器制造出的零件相比，打印出的產(chǎn)品重量要輕 60%，并且同樣堅(jiān)固。3D 打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀如今三維打印技術(shù)的精度為 0.1mm，并且術(shù)的進(jìn)步、成本的降低，一臺(tái)普通三維機(jī)還要低。本身售價(jià)偏高，不過隨著技的成本有望比 1985 年的激光打印但生物三維也著諸多，其中之一就是其打印出的物品如何與身體其他要與身體尤其是大的組織更好地結(jié)合，因?yàn)槿魏未蛴〕鰜淼慕M織和都需相連，而這可能非常難實(shí)現(xiàn)。一旦克服了這個(gè)技術(shù)，在未來幾十年內(nèi)，生物打印技術(shù)將成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)?，F(xiàn)在 3D 打印技術(shù)還不夠成熟，材料特定、造價(jià)昂貴，打印出來的還都處于模型階段，也就是說真正用于生活的應(yīng)用還不多，但是 3D 打印技術(shù)的前景很好，未來很有可能得到普及，進(jìn)入2.2 3D 打印技術(shù)發(fā)展前景3D 打印技術(shù)的到來意味著造工廠，全民制造的時(shí)代正在向的生活。人人都能成為制造家。世界各地都能成為制揮手。它同時(shí)也意味著各種行業(yè)著巨大的傳統(tǒng)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)之間的界限將變得越來越模糊。3D 打印技術(shù)將重塑制造業(yè)。隨著大企業(yè)對(duì) 3D 打印技術(shù)的日益濃厚，原材料價(jià)格將會(huì)隨著降低，同時(shí)技術(shù)將會(huì)不斷改進(jìn)。的將來 3D 打印技術(shù)將會(huì)走進(jìn)千家萬戶。這是制造能力的大眾化。有了后人人都可以通過數(shù)碼設(shè)計(jì)制造出人們想象中的物品，或者是借用不3D管是來自于世界角落的哪種設(shè)計(jì)。只需要按下一個(gè)按鈕，3D就可