3D打印的详解

相信我们平时会看到很多关于3D打印的新闻。那么3D打印是一种怎么样的技术呢,让我带大家来进入3D打印神奇的世界中来了解它。

3D打印的详解

3D打印技术出现在20世纪90年代中期,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。现在3D打印在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印的详解

3D打印技术是快速成型技术的一种,又叫三维打印,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其实3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“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。

顺便介绍下快速成型技术(RP技术),是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。但是,其基本原理都是一样的,那就是"分层制造,逐层叠加"。目前市场上的快速成型技术分为3D打印技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。

3D打印的具体步骤可以分为四步:

1、三维设计:也就是建模,我们可以通过计算机的一些建模软件建模,也可以通过网上直接下载模型或者通过3D扫描仪逆向工程建模。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。所以要将将建好的模型数据导出为 .STL格式。

2、切片处理:将中间格式的.STL文件载入切片软件当中,进行切片操作将切片后的文件储存为.STL格式即对应的打印机要求的格式即可,切片实际上就是把你的3D模型切成一片一片,设计好打印的路径(填充密度,角度,外壳等)。

3、打印过程:启动3D打印机,通过数据线、SD卡、等方式把STL格式的模型切片传送给3D打印机,同时,装入3D打印材料,调试打印平台,设定打印参数,然后打印机开始工作,材料会一层一层地打印出来,层与层之间通过特殊的胶水进行粘合,并按照横截面将图案固定住,最后一层一层叠加起来,最终经过分层打印、层层粘合、逐层堆砌,一个完整的物品就会呈现在我们眼前了。

4、完成打印:有些打印出来的物品有的地方可能比较粗糙,需要再稍微经过表面打磨。有些倒挂状的物体需要用到一些支撑物,所以,对于多余的支撑还需要去掉,其实就是后期处理,使物体更完美。

3D打印的详解

3D打印流程图

3D打印由于材料的限制、机器的限制、知识产权的忧虑、花费的承担等一些因素,现在还无法大量生产,现在3D打印更适合一些小规模制造,尤其是高端的定制化产品。让我们来看一下3D打印技术应用的一些成功案例:

1、2014年9月底,NASA预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3D打印技术制造。

2、2015年6月22日报道,俄罗斯技术集团公司以3D打印技术制造出一架无人机样机,重3.8公斤,翼展2.4米,飞行时速可达90至100公里,续航能力1至1.5小时。

3、2014年8月,北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎,这属全球首例。

4、2014年10月,医生和科学家们使用3D打印技术为英国苏格兰一名5岁女童装上手掌。

5、2015年8月5日,首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美国食品药品监督管理局(FDA)上市批准,并将于2016年正式售卖。

6、2015年10月,我国863计划3D打印血管项目取得重大突破,世界首创的3D生物血管打印机由四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制问世。

还有很多案例,在这里就不给大家一一介绍了,现在3D打印技术还不够成熟,真正用于生活应用的还并不多。每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍,但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速。


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