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3D打印现阶段的发展优势

发布时间:2018-07-12 01:06:00 文章来源:未来智库    
    关键词: 3D打印;优势;问题13D打印及原理
    3D打印技术(3DPrinting)有多个称呼,在学术上被称为快速成型技术,在制造工艺的技术上又被叫做增材制造。它是一种以3D设计模型文件为基础,运用不同的打印技术、方式使特定的材料通过逐层堆叠、叠加的方式来制造物体的技术。它涉及激光技术、数控技术、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、机械工程、材料科学等不同领域。
    3D打印原理是整个制造过程可以作为一个"积分"的过程,就是根据所要建造部件的立体形态,每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的横截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件。每个截面数据相当于医学上的一张CT像片。
    2常用的3D打印技术
    SLA技术:即立体光固化成型法。以特定强度与波长的激光聚焦到光固化材料表面,使其由点到线,由线到面序列凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料。
    FDM技术:也即熔丝堆积成型法,这种方法要求使用丝状材料为原料,在计算机控制下利用电加热将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃),喷头作x-y平面运动,将熔融的材料均匀涂覆在工作台上,冷却后形成一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。
    SLS技术:这方法的整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。
    33D打印的优势
    3.1 制造复杂物和产品多样化相对传统成本相差不大
    对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本跟简单的相差不大,制造一个复杂形状的物品并不会比打印一个简单的方块消耗更多的成本、时间或技能。且一台3D打印机还可以打印许多形状,成本相差不大,这改变我们计算制造成本的方式。
    3.2 交付非常短
    3D打印机可以让企业可以根据客户需求使用3D打印机制造出特别的或定制的产品,这也能成为新的商业模式。如果人们所需的物品按需就近生产,交付时间就会更大的减少。
    3.3 设计空间无限制
    3D打印机没有太多的局限,可以开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。
    3.4 不需要组装和太多技能
    3D打印能使部件一体化成型,可通过分层制造同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需组装。且3D打印机可从设计文件里获得各种指示,做复杂的物品,3D打印机所需要的操作技能少。能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。
    3.5 减少废弃物
    传统的金属制造技术加工金属时90%的金属原材料会被丢弃在工厂车间里。相比,3D打印机制造金属时产生副产品较少制造金属时浪费量也减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。
    3.6 材料无限组合
    现今的制造机器不能轻易地将多种原材料融合在一起,随着多材料3D打印技术的发展,这些将成为可能。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料,这些材料色调种类繁多,具有独特的属性或功能。
    3.7 精确的实体复制
    人们可以将数字音乐文件无休止地复制,音频质量不会下降。将来,3D打印将扩展到实体世界。3D打印和扫描技术将共同提高数字和实体世界之间形态转换的分辨率,我们可以扫描、编辑和复制实体对象,创建精确的副本或优化原件。
    4展望未来
    3D打印技术的应用范畴正在逐步扩大,并且这一趋势势必延续到未来。3D打印技术可以用来制造不特别复杂的元件,生产顶尖的成品。在制造领域,未来我们很可能看到原型制造迅速发展、最终取代某些机床加工生产的时代来临。3D打印机未来最有希望应用的领域还有包括耐用消费品、医疗、电气和电子产品、航空和其他工程元件。随着材料进步及成本降低以及先进技术的发明及运用,我们今天很难想象的一些应用也很有可能成为现实。
    [参考文献]
    [1]http://www.3dp.cn/.
    [2]http://www.3dpmall.cn/news/20130306/933_1.html.
    [3]http://tech.newmaker.com/art_50359.html.
    

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