未来材料——3D打印
3D打印技术,属于快速成形技术的一种,以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。
与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削,最终生产成品不同,3D打印将三维实体变为若干个二维平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力,直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件,使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。
3D打印技术分类:
1、3DP技术: 采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上,以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型。
2、FDM熔融层积成型技术: FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化,根据截面轮廓信息,将材料选择性地涂敷在工作台上,快速冷却后形成一层层截面,直至形成整个实体造型。
3、SLA立体平版印刷技术:SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料,通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,形成零件薄面。
4、SLS选区激光烧结技术:SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末),然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结,然后不断循环,层层堆积成型。
5、DLP激光成型技术: DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术相似,但它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。
6、UV紫外线成型技术:UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术相似,不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂,成型的过程中没有噪音产生,在同类技术中成型的精度最高,通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。
3D打印的应用:
1、传统制造业:3D 打印无论是在成本、速度和精确度上都远胜于传统制造技术。汽车行业在进行安全性测试等工作时,可以将一些非关键部件用3D 打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。
传统制造业图示——3D打印三轮混合动力汽车Urbee 2
2、医疗行业:在外科手术中,3D 打印技术可为需要器官移植的患者“量身打造”所需器官,无需担心排异反应。而打印一个人体心脏瓣膜,只需要价值10 美元的高分子材料。
医疗行业图示1——3D打印人造心脏
医疗行业图示2——3D打印人造假肢
医疗行业图示3——3D打印人造皮肤
3、文物保护:博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。
文物保护图示1——3D打印恐龙化石
4、建筑设计行业:在建筑行业里,工程师和设计师们已经逐渐开始使用3D 打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美,完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。
建筑设计行业图示1——全球首座3D打印建筑
建筑设计行业图示2——3D打印建筑墙体
5、配件饰品行业:3D 打印技术很好地满足了配件饰品消费者个性化多样化的需求。国内外已经有一些公司开始为消费者提供个性化3D 打印服务。
配件饰品行业图示1——3D打印仿真吉他
配件饰品行业图示2——3D打印限量版首饰
配件饰品行业图示3——3D打印艺术服装
配件饰品行业图示4——3D打印系统和制作成品模型
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