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3D打印技术

来源:   发表时间:2016/3/19 11:12:22  点击次数:【2967】


     3D打印(英语3D printing),属于快速成形技术的一种,它是一种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,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即积层造形法)。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件,意味着“3D打印这项技术的普及.  

一般原理

      打印的设计过程是:先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模,再将建成的三维模型分区成逐层的截面,从而指导打印机逐层打印。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。一个STL文件使用三角面来大致模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描来产生三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

 

打印过程

打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如Objet Connex系列还有3D Systems ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的墨水滴的直径通常为50100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用3D打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而3D打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的3D打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。

 

优点介绍

    三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作,桌面打印机可以打印出小物品,而且,人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里;而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品,则需要更大的打印机和更大的放置空间。3D打印技术的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比,三维打印技术还拥有如下优势:通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且,它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形,让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外,在具有良好设计概念和设计过程的情况下,三维打印技术还可以简化生产制造过程,快速有效又廉价地生产出单个物品。三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计,这就意味着它们会非常笨重,并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中,原材料只为生产所需要的产品,借用三维打印技术,他的团队生产出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后,就能以优化的方式来实现其功能,因此,与机器制造出的零件相比,打印出来的产品的重量要轻60%,并且同样坚固。

 

社会影响

有些业内人认为,三维打印技术对制造业的影响将可与喷墨打印机对文件打印的影响相媲美。15世纪出现的活字印刷术让手写体变成了印刷体。印刷机同那些可以进行大规模生产的机器一样,打印出同一物品的副本,但是,其在打印个性化文件时的效率并不高。后来,喷墨打印机使打印变得更便捷、更廉价、更有个性。如今,尽管传统打印机仍然打印着大量的书籍和报纸等,但更多的打印任务是由喷墨打印机来承担的,它能按需打印出书籍、标签、照片等。

三维打印技术带来的变化或将改变制造业的经济面貌。许多人认为,这项技术将让商业完全去中心化,逆转伴随着工业化到来的城市化进程,人们将不再需要工厂,届时,每个村庄都将拥有一个由打印机组成的制造厂,制造所需的物品。但是,也有人认为,城市的经济和社会利益远远超出吸引工人到装配线上工作的能力。

有人坚持认为,三维打印技术减少了对工厂工人的需求,削减低成本、低工资的优势,因而会增加发达的生产能力。不过,也有人对此表示怀疑,他们称,亚洲制造商也有能力采用该技术,而且,即使三维打印技术确实会让生产重回,它也无法提供更多的工作机会,因为与标准的制造过程相比,它并非劳动密集型的技术。

而三维打印技术给物流公司带来的威胁是显而易见的,2010年在由中外运敦豪国际航空快递有限公司(DHL)组织的一次大会上,有人就提出了这种可能性:当公司能够在需求产品的地方打印出急需的零部件时,为什么还会从国外空运呢?

 

 

 

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