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3D打印技术  

2012-11-20 08:00:49|  分类: 科技新知 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3D打印技术是一种快速成形的技术,利用微积分来计算出精密的面积与体积,再通过多层打印的方式去构造出零组件。无论是模具制造、工业设计或是建造模型都可以运用此技术做出快速的样品。

 

来源:科学探索

 
美国最新研制3D打印无人机 时速可达45英里
 

3D打印无人机

 

 

3D打印赛车

 
  什么是3D打印技术?
  什么是3D打印技术?这是一种快速成形的技术,利用微积分来计算出精密的面积与体积,再通过多层打印的方式去构造出零组件。无论是模具制造、工业设计或是建造模型都可以运用此技术做出快速的样品。这个概念很早就被人提出,而如今已经正式发展至产品阶段,你可以在家里设购想出一个点子,然后便可以立刻运用这个技术去制造成模型,不但快速便利,而且相较于传统的模具打造所花费的时间及人工成本,3D打印的效益相对较高,而且它几乎能应用在各种领域上,并且大幅颠覆传统的生产工序。
  第一台3D打印机出现在上世纪90年代中期,其运作方式即一般平面打印但层层迭加,直到累积为立体物品为止。它与普通打印机原理基本相同,只是内装的可以是液体或粉末等打印材料,接着依据计算机内的设计图,一层层打印然后迭加起来,每一层可能只有100微米厚,它使用的耗材可以是塑料粉、不锈钢粉甚至钛粉,因此能够迭印出非常精细的成品,最终把计算机里的设计蓝图变成实物,这就是3D立体打印技术。
  如果想要印刷更结实的物体,只要把激光束替换成电子束,它可以令粉状颗粒彻底融化,令物体层级之间更加紧密胶合。3D印刷技术完全省去了模具及金属切割、研磨等步骤,带给设计者无限的自由,不但更快速、更便宜,并且能够以个为单位生产,3D印刷技术将给制造业带来巨大变革。让生产单一的产品变得和大规模生产线出来的产品一样便利,这可能对全球工厂制造带来极大的冲击。
  这种生产技术也给传统制造业带来益处,比如生产成本降低、废品大量减少,还可以制造出传统技术无法生产的零件。今后某些工厂将不再需要生产线,而是一台台打印机,生产出的产品却有千百种款式。在成本下降的同时,设计和创新也将不再有任何现实的阻力;但它同时带来挑战,更多的小公司甚至个人可以进行产品制造,直接冲击大型公司的生产线。而打印机替代了人工制造,也使得人力需求大为减少。此外,专利方面的隐患也需要深入考虑,因为电子化的设计原型可能更容易被黑客袭击或盗取。
  3D打印技术正在全面渗入人类社会的各个角落,事实上在全球有很多科学家已经在探索让生物细胞变成「墨水」的可能性,发掘打印人体骨骼和器官的可能性。科学家们相信,某一天人体器官也可以从无到有被「打印」出来。它已经有了专属的名字:生物印刷、器官印刷、计算机协助组织工程学或生物制造。生物打印机和上述一样,与传统的打印机原理相同,只不过原先的墨水变成了细胞组织和某些特殊的化学成分,而原先打印出的纸现在变成了培养皿,一层层地把组织层制造出来,最终创造出实际的生物机体。在美国,已经有公司成功生产出血管。也许几年后这些血管就可以用在心脏搭桥上。未来科学家将可以生产出更复杂的器官,像是心脏、牙齿、骨骼等。
  3D打印机可以将任何材料变成产品,今后任何人都可以又快又便宜地生产出复杂的产品,传统制造业的局限不再是问题,创新思维将会一日千里地急剧发展。如果人类和远古始祖的区别是工具的使用,那么3D印刷技术即是终极工具,它将以我们无法想象的方式改变人类的文化。
  3D打印简史

  1986年,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。

  2010年11月,世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

  2011年6月6日,发布了全球第一款3D打印的比基尼。

  2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。

  2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

  2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

  3D打印的应用

  3D打印最重要的应用之一是在医疗行业,外科医生可应用3D打印技术制作出病人需要手术部位的实体模型。

  此外,3D打印技术还将影响诸多行业,如汽车、商业和工业设备、教育、建筑及消费品等行业,还包括娱乐业的游戏和电影业,艺术家还可使用3D打印机将他们的作品即时打印成型。

  什么是3D打印机?

  3D打印机打印出的物件是三维的,而一个三维模型是经过层层添加而制作。因此,这整个过程被称为“快速成型”或“3D印刷”。

  当前打印机的分辨率是328*328*606DPI(XYZ)到656*656*800DPI(XYZ)的超高分辨率。精度为每英寸0.025毫米到0.05毫米。模型大小可以达到737毫米*1257毫米*1504毫米。

  对个人家庭用户来说,3D打印机有以下几个缺点:一是成本高;二是打印模型耗时长;三是专业3D软件和3D模型设计的成本也很高。

  为解决这个问题,市场上已开发出简化的3D打印机供3D打印爱好者选择。它所用的材料很便宜,但不如商用3D打印机精确。

  3D打印机和快速成型机的区别

  3D打印机是快速成型机的简版,成本更低,功能少一些。而快速成型机是在汽车和航天产业使用了多年的一个传统方法。

  通常,3D打印机比快速成型机要轻巧,是办公的理想之选。它们的能耗更少,占地面积也更小,主要为少量复制尼龙或其他塑料材质的实物设计。这也意味着3D打 印机打印出来的物体较小。快速成型机所形成的空间每边尺寸至少10英寸,而3D打印机则少于8英寸。但是,3D打印机具备快速成型机所有的功能,如验证设 计、创造成型、远程信息共享等。

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