《3D打印技術(shù)發(fā)展綜述【論文】》

3D打印技術(shù)發(fā)展綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u2846413D打印技術(shù)簡(jiǎn)介 13064023D打印材料 2245972.1高分子材料 2112462.2金屬材料 2228452.3無機(jī)非金屬材料 23249633D打印技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域 393163.1日常生活用品 3210113.2汽車行業(yè) 325193.3生物醫(yī)療 339073.4航空航天 4274593.5其他領(lǐng)域 43153243D打印技術(shù)應(yīng)用中存在的問題 4260244.1成本較高 414744.2國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展不成熟 4154144.3技術(shù)單一，效率低下 42975753D打印技術(shù)發(fā)展建議 468946結(jié)論 5摘要：3D打印也稱為“快速成型”或“材料添加技術(shù)”。作為一項(xiàng)革命性的新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，三維打印技術(shù)近年來呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的發(fā)展勢(shì)頭，這是所有人都始料未及的。本文從三維打印技術(shù)的引進(jìn)、支持和設(shè)備等方面綜述了三維打印技術(shù)的發(fā)展，并針對(duì)存在的問題提出了一些建議，對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展起到了一定的支持作用。關(guān)鍵詞：3D打印；應(yīng)用；問題；建議13D打印技術(shù)簡(jiǎn)介3D打印技術(shù)是一種提高生產(chǎn)技術(shù)的材料。與傳統(tǒng)的材料去除技術(shù)（如銑削和研磨）相比，層壓成型是一種“自下而上”的材料堆積過程。3D打印的原理與噴墨打印機(jī)相似，但使用的墨水有塑料、樹脂、金屬等。成型工藝如下：先用電腦建模軟件建?；驋呙璎F(xiàn)有物體，然后將3D模型分割成段，或?qū)佣?，并指示打印機(jī)使用打印材料進(jìn)行打印。3D打印技術(shù)消除了傳統(tǒng)工藝需要多道工序的麻煩，無需模具等工具。23D打印材料目前可供打印使用的材料較少，主要有3大類:高分子材料、金屬材料和無機(jī)非金屬材料。2.1高分子材料(1)塑料。在3D打印領(lǐng)域，塑料是最常用的打印材料。具有密度低、耐腐蝕、電絕緣、減摩、耐磨、降噪、吸振、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)。常用的3D打印塑料包括ABS、PC、PA和PLA。此外，不同材料的混合比例可以生產(chǎn)出數(shù)百種不同硬度和硬度的新材料。(2)感光樹脂。光敏樹脂主要由預(yù)聚物、光引發(fā)劑、稀釋劑和少量添加劑組成。感光樹脂一般為液體，主要用于SLA技術(shù)制造高強(qiáng)度、耐高溫、防水產(chǎn)品。我們?cè)诤Ｍ忾_發(fā)、生產(chǎn)、生產(chǎn)一系列感光樹脂產(chǎn)品。然而，國(guó)內(nèi)對(duì)用于3D打印的光敏樹脂的研究較少，樹脂的固化質(zhì)量不高。制造的零件精度低，機(jī)械性能低，毒性大。(3)橡膠。大多數(shù)常見的橡膠產(chǎn)品使用單一的復(fù)合材料。需要多種配方和填料來滿足橡膠在3D打印技術(shù)中的需求。同時(shí)，還需要經(jīng)過硫化工藝，才能獲得所需的物理機(jī)械性能和物理化學(xué)性能。如今，3D打印技術(shù)已成功打印鞋服等橡膠制品，在家用電器、醫(yī)療器械、汽車內(nèi)飾、服裝等需要防滑和柔軟表面的行業(yè)中，適合應(yīng)用。2.2金屬材料金屬材料是未來3D打印材料應(yīng)用最廣泛的材料。然而，由于金屬材料的三維印刷困難，目前用于印刷的金屬材料種類相對(duì)較少。主要有不銹鋼、鈦合金、鐵鎳合金、鋁合金等材料。隨著科技的進(jìn)步和制造業(yè)的升級(jí)換代，預(yù)計(jì)未來幾年金屬三維打印技術(shù)市場(chǎng)將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。2.3無機(jī)非金屬材料無機(jī)和非金屬材料具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，陶瓷、混凝土等材料現(xiàn)在主要用于3D打印。用于3D打印的陶瓷材料主要由陶瓷粉末和粘合劑組成。激光燒結(jié)通常用于熔化粘合劑粉末并粘合陶瓷粉末。三維印刷陶瓷制品具有不透明、耐熱、可回收、無毒、易碎等特點(diǎn)?？勺鳛椴途摺⒋纱u、花瓶、工藝品等的理想家具材料?；炷潦侵匾耐聊竟こ滩牧?，也是現(xiàn)代社會(huì)最重要的材料，但普通混凝土無法滿足3D打印技術(shù)的需求。已經(jīng)提出了3D打印的特定附加性能要求。具有力學(xué)性能和耐久性，混凝土漿體性能良好，預(yù)拌混凝土要求硬化混凝土的附著力。只有具備這些優(yōu)良特性，才不會(huì)出現(xiàn)折疊、傾斜等打印中斷，同時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，縫隙少。今天，3D打印在上海可用。墨水來自建筑垃圾和玻璃纖維。24小時(shí)內(nèi)共打印了10棟200平方米的建筑，但材料和結(jié)構(gòu)的承重和耐久性有待進(jìn)一步測(cè)試。此時(shí)，3D打印混凝土技術(shù)仍處于試點(diǎn)階段。其實(shí)施和應(yīng)用處于探索階段。原材料、配料、模具高度和軟件問題仍然存在，需要進(jìn)一步調(diào)查和解決。33D打印技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域3.1日常生活用品杯子、桌椅、玩具、燈具、刀叉、吸塵器、家用電器等家居用品都可以使用3D打印技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。可以選擇塑料、金屬、陶瓷等，當(dāng)3D打印走進(jìn)你家的每一個(gè)場(chǎng)景，房間的每一個(gè)角落都充滿了個(gè)性化的設(shè)計(jì)，創(chuàng)意無處不在，每個(gè)人都在用，連筷子都獨(dú)一無二.從以上結(jié)果來看，3D打印機(jī)和材料成本、材料多樣化、材料安全、操作簡(jiǎn)化等3D打印技術(shù)仍處于優(yōu)勢(shì)。3.2汽車行業(yè)目前，3D打印在汽車行業(yè)的主要應(yīng)用是汽車設(shè)計(jì)、原型制作和模具開發(fā)。測(cè)試樣品和應(yīng)用模具的3D打印，讓設(shè)計(jì)人員直觀地了解設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化問題，加快產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)。此外，維修環(huán)節(jié)和單個(gè)汽車零部件可以直接制造。目前，3D打印汽車已經(jīng)成功測(cè)試和實(shí)施。整個(gè)車殼打印在一起，車內(nèi)的零件單獨(dú)打印，最后與其他零件組合在一起。隨著科技的進(jìn)步和人們的個(gè)性化需求，3D打印將在汽車行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。。3.3生物醫(yī)療3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)建模、人造骨、生物器官、牙科和整形外科。在創(chuàng)建醫(yī)學(xué)模型時(shí)，3D技術(shù)用于神經(jīng)科學(xué)、脊柱外科、整形外科、耳鼻喉科和其他外科手術(shù)，以創(chuàng)建最佳的手術(shù)計(jì)劃并提高公司的成功率。在多孔骨的制造中，鈦合金、多孔生物材料等骨骼植入人體后，可根據(jù)患者的特點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)。今天，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟并被用于許多患者。生物器官的構(gòu)建需要支架細(xì)胞?？茖W(xué)家們已經(jīng)成功地使用了3D打印技術(shù)。然而，適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)和藥物輸送的要求，以及器官生產(chǎn)的化學(xué)組成的生物學(xué)要求，都可以在正確的時(shí)間和地點(diǎn)應(yīng)用。耳朵和腎臟離真正的用途還很遠(yuǎn)。制作牙齒，檢查患者的牙齒，復(fù)制假牙并鑄造它們?？梢灾圃焘伜辖鸷推渌牧?。目前，3D打印技術(shù)用于種植牙。對(duì)于裝飾和裝飾面，用工具檢查要掃描的部分，用計(jì)算機(jī)再現(xiàn)原始形狀，復(fù)制有缺陷的部分。盡管3D技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但3D打印技術(shù)的大部分醫(yī)學(xué)應(yīng)用仍處于研究領(lǐng)域。3D打印技術(shù)通過解決生物學(xué)、整形外科、凝血等重要醫(yī)學(xué)問題對(duì)醫(yī)學(xué)界具有重要意義。3.4航空航天3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在精密鑄造模具驗(yàn)證、直接產(chǎn)品生產(chǎn)和原型生產(chǎn)。在海外，波音公司已經(jīng)使用3D打印技術(shù)制造了數(shù)百種不同的飛機(jī)部件。在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大學(xué)在鈦合金、超高強(qiáng)鋼等關(guān)鍵部件激光成形關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。材料和技術(shù)的不斷突破將使3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。3.5其他領(lǐng)域除了上面提到的主要應(yīng)用領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也在將其應(yīng)用擴(kuò)展到房地產(chǎn)、食品、服裝和藝術(shù)等領(lǐng)域。隨著3D打印設(shè)備、技術(shù)和材料的進(jìn)一步發(fā)展，3D打印技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大并普及到生活和生產(chǎn)的方方面面，直接影響到人們的生活方式和生產(chǎn)方式。43D打印技術(shù)應(yīng)用中存在的問題4.1成本較高3D打印技術(shù)的先天優(yōu)勢(shì)傷害了傳統(tǒng)制造，但其高昂的成本也是其發(fā)展的一大制約因素。3D打印技術(shù)成本高的最根本原因是設(shè)備昂貴、材料缺乏、無法批量生產(chǎn)。。4.2國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展不成熟在中國(guó)3D打印的時(shí)間短，發(fā)展還不成熟，和金屬零件的直接印刷的技術(shù)限制。這種金屬的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，在印刷過程中需要較高的熔點(diǎn)。這樣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中等。這個(gè)問題沒有解決，3D打印技術(shù)在金屬零件制造中的瓶頸將難以被打破。4.3技術(shù)單一，效率低下這種單一的技術(shù)體現(xiàn)在當(dāng)前的3D打印技術(shù)中，該技術(shù)主要使用激光作為能源。激光能量相對(duì)集中，但僅靠這種不成熟的技術(shù)還不能滿足國(guó)內(nèi)對(duì)3D打印技術(shù)的需求。同時(shí)，激光作為能源的發(fā)展也有其自身的缺陷。諸如大型復(fù)雜技術(shù)應(yīng)用程序長(zhǎng)期使用變得昂貴和困難等缺陷得到更徹底的暴露。此外，在使用3D打印技術(shù)時(shí)，遇到厚層會(huì)顯著降低打印精度和效率。53D打印技術(shù)發(fā)展建議3D打印的關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在美國(guó)、日本和歐洲手中。在美國(guó)，技術(shù)處于相對(duì)成熟的階段，相關(guān)技術(shù)正在進(jìn)入市場(chǎng)并有效形成產(chǎn)業(yè)鏈。2、國(guó)內(nèi)技術(shù)尚未形成完整產(chǎn)業(yè)。很少有大學(xué)和科研院所進(jìn)行相關(guān)研究。核心技術(shù)的開發(fā)和保護(hù)需要完善合作戰(zhàn)略，幫助重點(diǎn)企業(yè)加大研發(fā)力度。3D打印技術(shù)的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它實(shí)現(xiàn)了彩色3D打印和熔融材料高分辨率選擇性注射的關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)金屬纖維直接加工的快速發(fā)展為3D打印創(chuàng)造了巨大機(jī)遇。目前技術(shù)研發(fā)的緊缺主要集中在印刷品上。工藝創(chuàng)新設(shè)計(jì)；工業(yè)應(yīng)用。它包括生物活性材料、傳感器和晶體管等多種3D打印材料，以及打印、打印、平行連續(xù)打印、大規(guī)模打印和多材料打印等新技術(shù)，集成設(shè)計(jì)和生產(chǎn)控制軟件。生產(chǎn)遠(yuǎn)程控制在線生產(chǎn)等工業(yè)應(yīng)用正在擴(kuò)大3D打印技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。專利技術(shù)的深度和廣度在生物醫(yī)藥、食品、服裝等行業(yè)領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)。3D打印技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大其產(chǎn)業(yè)范圍仍面臨諸多瓶頸和挑戰(zhàn)，首先是成本高，現(xiàn)有3D打印機(jī)的高成本使其普及，應(yīng)用難度加大。二是印刷材料。如今，3D打印材料主要由化學(xué)聚合物制成，存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。準(zhǔn)確、快速、高效。目前，3D打印產(chǎn)品精度不高，打印效率遠(yuǎn)未達(dá)到量產(chǎn)的需要。打印精度和打印速度之間存在嚴(yán)重的矛盾。第三，工業(yè)環(huán)境3D打印技術(shù)的普及使得產(chǎn)品的復(fù)制和分發(fā)變得更加容易。。6