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谈3D打印技能的优势

发布时间:2019-01-11 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    谈3D打印技能的优势作者:未知   摘要:3D 打印技能是一种新兴的快速成型技能,近一段时间以来受到了社会的广泛关注。本文分析了3D打印技能的观念、事务原理,并对进行了展望。
  关键词:3D打印技能 简介 事务原理 优势 展望
  3D打印技能从前主要用来制造一些对照小型的东西。时至本日,一些大型制造商已经起初筹备将其用来制造更大的物件。一些3D打印设备的制造商认为,随着这种技能的成熟,将来一些汽车零部件的库存只需要保留电子文档,而无需制造出来存在仓库。一旦有需要,直接打印即可。
  一、3D打印技能简介
  3D打印技能是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技能,与传统的去除材料加工技能不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。作为一种综合性应用技能,3D打印综合了数字建模技能、机电抑制技能、信息技能、材料科学与化学等诸多方面的前沿技能知识,具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、抑制及计算机技能等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与抑制软件等也是3D打印技能体系的重要组成局部。
  目前,3D打印技能主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域,替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印能够在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D打印技能的引入也为创新开拓了辽阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作,尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官,是医学领域具有重大意义的创新。
  二、3D打印机的事务原理
  3D打印机的事务原理其实很大略,通俗地说,最初在电脑上设计一个完整的三维立体模型(也成为计算机辅助性设计),然后把胶体或粉末等“打印材料”装入打印机,再将打印机与电脑相连接,就能够通过电脑抑制把“打印材料”和三维立体模型一层层地叠加,最后把计算机上的蓝图形成实物。这种通过连续的物理层创建出三维对象的3D打印技能是叠加式制造工序的一种形式,与传统的叠加式制造工序相比,其具有速度快、价格便宜等优点。
  在Windows网络或事务站上运行的打印设备软件能够读取大局部的3D文件格式计算机辅助设计绘图数据。
  这种软件的作用便是将数据传输至3D打印设备,从而抑制印刷头的移动与材料输出。在3D打印设备事务时,塑性模型材料细丝与可溶性支撑材料将被加热至半液体状态,然后通过挤压头输出,精确地沉积成极其细微的分层。分层的厚度范围在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米),具体数值取决于打印设备本能。
  印刷头只沿水平方向或垂直方向移动,模型与支撑材料将自低而上地构造,压盘根据实际情况上下移动。在构造模型时,有了支撑材料(图中褐色局部物件)的承托,模型的悬挂局部可以顺利完成材料沉积,此外,支撑材料还有助于构造结构复杂的模型,如嵌套结构,以及具有移动部件的多重组件。打印事务完成后,能够将模型置于水中,支撑材料将会自行溶解,如果需要,还能够为模型涂上颜料,或者进行其它处理。
  三、使用3D打印技能,加快设计周期
  一项产品停留在设计周期的时间越长,推向市场的时间也会越漫长,这意味着企业的潜在利润将会越来越少。某项调查证明,产品的上市时间是受访者最关心的日常问题。受访者同样表示,在17%的产品中,产品原型制作消耗非常长的时间,是缩短上市时间的最大障碍。
  业界普遍认为产品应该更加快速地推向市场。随着缩短上市时间的重要性越来越大,在设计的观念阶段,企业不得不缩减决策时间,同时又必须确保所作决定的正确性。这些决定会影响大局部的成本因素,如材料选择、制造技能以及设计寿命。通过快速制作产品模型进行测试,加快设计迭代速度,3D打印技能能够优化设计流程,为企业最大化潜在利润。
  例如为专业领域生产喷漆和纹理设备的Graco公司,该公司的工程师使用一台3D打印设备去测试各种喷漆枪和喷管组合,设计出最合理的喷流形式和试验出最精确的喷射量,而生产出的新型喷射纹理枪是由3D打印设备制作的ABS塑料功能原型。3D打印技能能够帮助削减产品开发时间,Graco公司估计削减的最大幅度可达75%。从一个绝妙的创意,到一项成功的产品,中间充满着重重困难。GregStevens和James Burley在他们经常被引用的新产品开发分析汇报《3000个原始创意=1次商业成功》中指出,除了3000个原始创意,一项成功的创新还需要125个小规模打算,4项大型开发和 1.7个产品发布。在评估创意是否值得投放开发资源时,3D打印技能可以助企业一臂之力,缩短传统评估所需要用的时间,提高效率。
  四、3D打印技能未来发展的主要趋势
  随着智能制造的进一步发展成熟,新的信息技能、抑制技能、材料技能等不时被广泛应用到制造领域,3D打印技能也将被推向更高的层面。未来,3D打印技能的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。
  提升3D打印的速度、效率和精度,开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法,提高成品的表面质量、力学和物理本能,以实现直接面向产品的制造;开发更为多样的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等,特别是金属材料直接成型技能有可能成为今后研讨与应用的又一个热点;3D打印机的体积小型化、桌面化,成本更低廉,操作更简便,更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求;软件集成化,实现CAD/CAPP/RP的一体化,使设计软件和生产抑制软件可以无缝对接,实现设计者直接联网抑制的远程在线制造;拓展3D打印技能在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。
  3D打印技能提供了一种极具成本效益的方式去完成多次设计迭代,在关键的开发过程初始阶段,获取产品设计的即时反馈信息。对于产品设计几近即时的批改,不但有助于降低成本,而且可以加快产品上市时间。对于在设计流程中选取3D打印技能的企业来说,无疑增加了明显的竞争优势。
  随着价格的降落,3D打印设备市场将会进一步扩大,尤其是在中小型企业和学校方面。3D打印设备耐用,打印快捷、正确,成本低廉等好处能够帮助企业缩短产品上市周期,增强企业竞争力。
  参考文献:
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