3d打印是什么意思:3D打印如今这么火,那么什么是3D打印?

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3D打印如今这么火,那么什么是3D打印?

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3D打印就是 不是二哥打印的,哈哈哈哈

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(1)3D 打印

3D 打印技术(3D Printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing)的一种,它也被叫做增材制造( additive manufacturing)。它的基本原理是,把一个通过设计或者扫描等方式做好的 3D 模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起,形成一个实体的立体模型,听起来跟高等数学中的积分有些类似。

说到 3D 打印,又就不得不提3D打印机:3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003 年以来三维打印机的销售逐渐扩大,价格也开始下降。

该技术可用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程和许多其他领域。

最早的 3D 打印出现在上个世纪的 80 年代,价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。

过程原理:

3D 打印技术每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型将会被“打印”成型,打印完毕后只要扫除松散的粉末即可 “刨”出模型,而剩余粉末还可循环利用。

3D 打印技术使用胶水和粉末都是经过处理的特殊材料,不仅对固化反应速度有要求,对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。

技术优势:

3D 打印技术最突出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。

另外,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。

与之相对应的两种技术是切削和铸塑,但相比这两种技术,3D 打印技术有自己的优势,那就是不像切削那样浪费材料,也不像铸塑那样要求先制作模具。一次成型,快速个性化定制是它的重要特点,这在小批量,多品种的生产中占有非常大的优势。

(2)3D打印机(3D Printer)VS 传统打印机

虽说3D打印机与传统打印机是两类产品,但他们的工作原理还是挺像的,你能在 3D 打印机上看到喷墨打印机和激光打印机的影子。可能他们之间最大的不同在于:①3D 打印与传统打印机相比,它能利用的材料更丰富,从沙子、塑料、橡胶、尼龙到玻璃、钢铁,这些材料是不能被传统打印机利用的;②传统打印机用来打印平面图形,是二维的,在打印过程中需要控制的是输入的字和图形在平面上的位置(横纵轴,X/Y 坐标),而 3D 打印机不光要控制一个点在平面上的位置,还要控制它在空间上的位置,或者说,给它加个 Z 坐标,控制它的 X/Y/Z 坐标,这样才能把一个单位的材料放在一个指定的位置,形成一个立体模型。

二、3D 打印的历史

1984 年,Ultra Violet Products 公司的 Charles Hull 开始研发 3D 打印技术,1986 年,他自立门户,成立了现在的 3D 市场领军者之一 3D Systems 公司(NYSE: DDD),并发布了第一款商用的 3D 打印机,2012 年 1 月,他们收购了另外两家 3D 打印公司 Zcorp 和Vidar Systems;

1988 年,Scott Crump 发明了 FDM(溶融沉积制模)技术,并与 1989 年成立了现在的另一家 3D 打印上市公司 Stratasys(NASDAQ:SSYS),最近,Stratasys 还收购了以色列的 Objet公司。

1996 年,媒体第一次使用“3D打印”这个词来称呼当时的快速成型机,后来取代了之前的称谓,成就了现在流行的 3D 打印这个概念;

2008 年,开源 3D 打印项目 RepRap 发布“Darwin”,3D 打印机制造进入新纪元;同年,Objet 推出 Connex 500,让多材料 3D 打印成为可能。

如今,3D 打印已经慢慢融入科研、生产、艺术设计、医疗等领域,打印出了巧克力、血管、肾脏、飞机、自行车、汽车、玩具、房子、衣服等等产品,已经开始慢慢改变我们的生活。

三、一些主流的技术手段

(1)选择性激光烧结(Selective laser sintering,简称SLS),这种技术得用的材料为热塑性塑料,金属粉末,陶瓷粉末等;

(2)直接金属粉末激光烧结(Derect metal laser sintering,简称DMLS),可以利用几乎任何合金作为材料;

(3)熔积成型(Fused deposition modeling,简称FDM),可利用热塑性材料,金属、可食用材料等进行成型制造;

(4)薄材成型(Laminated object manufacturing,简称LOM),举个例子,把一张张的纸铺上去累积而成的模型,当然金属膜,塑料膜也可以;

(5)光固化(Stereolithography,简称SLA),可利用的材料是光敏树脂等聚合物;

(6)熔丝制造(Fused Filament Fabrication,简称FFF),利用PLA,ABS等材料;

(7)熔融挤压成型(Melted and Extrusion modeling,简称MEM),可以搞定一些金属,塑料等;

(8)选择性热烧结(Selective heat melting,简称SHS),可以把一些热塑性的粉末变成三维立体模型;

(9)利用石膏的 3D 打印,好处是上色非常容易,可以打出彩色的模型等等。

四、3D 打印的未来

虽然 3D 打印技术已经出现了近 30 年,但它还仍然没有真正像个人电脑那样走进千家万户,成为我们生活的必需品。尽管最几年 3D 打印相关的技术正在日新月异的变化着,但它似乎还离我们的期待有一定的距离。那我们不妨根据我们的需求来畅想一下未来的 3D 打印的发展方向。

(1)材料越来越丰富

11 月,Objet 新推出的大型 3D 打印机 Objet 1000 已经支持打印 140 种材料,每次打印可同时利用其中的 14 种,相比初级的单头单色单材料的 3D 打印机它已经非常强大,但我们生活中用到的物品是多种多样的,只有更丰富更实用的材料才能让 3D 打印尽快的融入生产和生活。

(2)实用性越来越高

从简单的原型开发,到打印巧克力,到飞机上的钛合金部件,3D 打印的成品已经越来越实用,相信随着未来材料、机械、电子等方面的进步,3D 打印机很快发挥更大的作用。

(3)精度会越来越高同时速度更快

如果你把精度不高或者速度太慢当作否定 3D 打印的观点的话,我只能说:每一种改变世界的技术都会经历同样的阶段,不管是火药还是计算机。怕的是你发现不了问题,没办法改进它。现在既然我们知道它的缺点,工程师们就一定会解决掉这些问题,这只是时间问题。

(4)家庭化、个人化、价格下降

每个家庭都有一台打印机,就像每个家庭都拥有电脑、手机一样?这是有可能的。现在最便宜的打印机已经卖到了 300 美元左右,甚至你还可以利用网络上开源硬件的相关资料自己制作一台。每个家庭都需要一台 3D 打印机吗?也许是的。随着 3D 打印机的功能越来越强大,能打印的东西越来越实用,越来越多,包括价格越来越便宜,相信很多人都会忍不住买一台放家里,不管是制作装饰艺术品还是一些简单实用的生活用具,它还是很有实用价值的。

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3D 打印技术(3D Printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing)的一种,它也被叫做增材制造( additive manufacturing)。3D打印机根据计算机事先建好的模型,将打印材料一层层叠加起来,就像糕点师制作蛋糕的过程一样,最终把计算机上的蓝图变成实物。

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经过接近20年的发展,中国人造石行业已经进入了一个高度同质化、产能极度过剩和竞争极端惨烈的阶段。人造石未来发展的突破口到底在哪里?已经是业内有识之士苦苦思索了多年的课题。 最近几年,人造石在工程装饰领域的应用崭露头角,给人们带来了新的希望。确实,如果完全按照传统的模式,只是靠生产板材求生存,已经是步履艰难。而工程装饰领域确实另外一番天地。首先,人造石美观的质感和优异的造型,开始成为高端商务工程装饰的新宠;其次,由于工程装饰包含了大量的设计内涵,具有艺术美感,因此,人造石在这个领域已经不仅仅是一件产品,而是一种艺术表达方式,其价值远远不是人造石的本身成本所能比拟的;

第一,既然是艺术,就必然具有个性化和独特性,因此,在工程装饰领域,人造石就完全摆脱了传统板材的同质化特性,而个性化的差异性往往就会带来较高的附加值。正因为如此,已经有越来越多的传统人造石板材生产企业开始涉入这个领域,板材厂加工程公司的模式正在成为这个行业的一股新潮。 目前的工程装饰过程大致经过六个阶段,首先,由艺术设计师进行造型设计,以目前的电子化设计手段而已,已经完全能够设计出3D规格尺寸图以及彩色效果图;其次,人造石工程公司根据设计图纸首先进行石膏模具的制作,通过不断修改石膏模具来尽最大可能接近设计规格和尺寸要求;

第二,对石膏模具进行分段分解,目的是将大尺寸制品分解成易于生产、易于运输和易于安装的小尺寸部件;第四,石膏模定型以后,在石膏模上翻制玻璃钢模具,成为后面生产的工作母模;第五,在玻璃钢模具上生产人造石异形分段部件;第六,将各个分段部件运抵工程现场进行拼接安装,并对安装后的整体造型进行后处理。除此之外,对于某些弯曲度要求不大的部件,可以直接通过对人造石板材加热弯曲的方法达到造型的目的,由于板材特性的不同,目前这部分造型材料多使用易于受热弯曲的热塑性亚克力板。 这种工艺过程虽然能够保证在大体上符合工程设计的要求,但是却存在着几个致命的缺陷。首先,无论是石膏模的制作还是玻璃钢模的制作,都难免会产生偏差,尤其是玻璃钢模具存在变形的问题,因此,最终的产品经过拼接以后就会发现,局部经常互相不规则的凹陷,虽然从远处看能够体现出原设计的美感,但是抵近观察往往会发现很多问题,显得做工粗糙。玻璃钢模具的制作是一个非常专业的领域,需要非常细致的工艺控制过程,而且,为了使玻璃钢模具不易产生变形,需要在其背面进行各种结构支撑,同时,还需要一个很长时间的后固化过程,在冬季阴冷潮湿的环境下很难保证制作质量,极易出现变形。其次,无论是石膏模还是玻璃钢模,对制作工人的素质和专业要求都比较高,劳动强度很大,一旦多个工程同时开工,就会造成赶工,很难保证模具质量;

第三,由于是个性化工程,因此,每个工程结束以后,模具就立即报废,石膏模还可以进行回收处理,玻璃钢模具就无法进行拆解和回收处理,久而久之,成百上千的玻璃钢模具不仅成为公害垃圾,而且还会占据巨大的存放空间;

第四,要想制作好的玻璃钢模具,模具胶衣、模具树脂、表面毡、短切毡等等都是必须的材料,而这些材料要比普通的玻璃钢材料贵很多,如果因为工人制作技术水平问题造成报废,将会使一笔很大的成本;

第五,生产周期漫长,由于完全是手工操作,而且受到生产当时环境的限制,无论是石膏模还是玻璃钢模的制作过程都要耗费很长的时间,成为整个生产周期中占用时间最长的阶段,因此,整体生产效能受到极大的影响。 因此,如何能够精确复制和高效生产成为人造石工程企业装饰企业提升竞争力的关键因素。

3D打印机将会是解决这一难题的最佳技术手段。 所谓的3D打印机,又称增材制造技术,就是按照三维设计要求,在计算机的控制下,通过对材料进行逐层叠加成型的工艺方法,达到精确复制的目的。由于完全省略了模具的制作过程,因此,在单件异形制品的生产方式下,具有比传统通过模具翻制产品工艺高得多的生产效能。而且,整个生产过程完全自动化,具有极高的工艺稳定性。由于无需模具,因此,大大缩短了生产周期,实现了从设计到制品的一步到位生产过程,并且完全解决了模具变形问题带来的质量缺陷以及废弃模具的处理难题,并且大大节省了由于模具所带来的附加成本。由于采用薄层迭加工艺,因此,生产过程不会产生气泡,可以到达较高的致密程度,从而保证制品强度。

3D打印机生产人造石异形制品的过程较为简单,将三维设计方案下载到3D打印机,打印机根据设计方案自动进行材料选择和确定工艺参数。一键启动生产以后,打印机就采取喷涂方式,喷一层树脂,然后再喷一层填料(氢氧化铝粉或者经过混合以后的组合颗粒),紧接着进行热固化或者光固化,然后继续喷下一层树脂,下一层填料,周而复始,直到完成整个制品的结构。由于可以极为精确的复制设计方案,因此,各个部件在拼装完成以后,就不会出现任何质量缺陷,而这一生产过程全部是制品生产过程,因此,整个生产效率就会大大提高。从理论上讲,目前的3D打印机实现这个生产过程已经毫无技术障碍,只是某些工艺参数需要根据人造石的要求进行标定。

3D打印机生产人造石,可以胜任任何复杂的几何图形,这一点是传统模具制作根本无法达到的,尤其是可以生产中空内部具有复杂几何形状的制品,单件制品无论多么复杂,都无需进行拼接。另外一方面,目前受制于材料特性,异形材基本上都是用热塑性的亚克力板材所制作,不仅选材单一,而且花纹和花色也比较单一,没有真正体现出人造石能够达到的艺术效果。使用3D打印机以后,无论是亚克力还是不饱和树脂,都能够成为异形人造石制品的材料,而且由于无需受热受力变形,因此弯曲处绝不会出现裂纹从而影响制品强度。由于不饱和树脂系列的人造石所能选择的花色和图案远远多于亚克力人造石,因此,3D打印机生产异形人造石,不仅仅是提升了生产效能,保证了产品尺寸精度质量,而且还可以选择更多的花色图案,大大增加了异形人造石的艺术美感表达手段。

3D打印机生产异形人造石所使用的材料与目前所使用的完全相同,但是,由于工艺条件的不同,需要对目前树脂的固化体系进行调整。目前不饱和树脂类的人造石采用的是过氧化物固化剂与钴类促进剂的固化体现,就3D打印机现有的计算而言,把这个体系移植到3D打印机上也是毫无问题的,但是这个体系有个致命的缺陷,就是需要进行后固化才能达到完全固化的程度,因此,为了提高生产效能,应该对这个固化体系进行改革。以目前3D打印机较为成熟的固化体现来看,采取热固化或者光固化较为科学。

对于亚克力树脂来讲,热固化本来就是其基本固化手段,因此,可以直接使用,而对于不饱和树脂而言,需要变更固化剂,将现有的室温固化的过氧化甲乙酮改为中温或者高温固化剂;除此之外,还可以将亚克力树脂和不饱和树脂都做成光固化树脂,利用紫外光的作用对树脂进行固化,这种固化方式在涂料行业已经广为应用。经过这样的调整,在一台3D打印机上就可以同时生产亚力克人造石和不饱和树脂人造石了。

3D打印机作为未来人类制造业的主要生产手段,可以预见在不久的将来,将会给人类传统制造工艺带来一次彻底的革命。而对于人造大理石异形制品的生产,也将是一次非常现实的革命。就看谁能率先迈出这一步了。

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简单来说就是层层叠加,像挤奶油一样的技术。可以更加精确打印,减少成本。这回答起来可以写一篇文章,后续我会发个视频详细和大家描述的。

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生产制造技术大体上可分成这三种模式:

第一是原材料除去模式,也称作减材制造,一般来说就是指运用刀具或电化学的方式,除去毛坯中不必要的原材料,余下的一部分就是所需生产加工的零部件或新产品。

第二是原材料成型模式,也称作等材制造,铸造、锻压、冲压等均归属于这种方式,具体就是指运用模具控形,将液态或固态原材料转为所需结构的零部件或新产品。这两类方式是传统式的制造方式,例如铸造技术从三千多年前的青铜器时代就开始应用。

第三是近三十年发展壮大起来的3D打印技术,也称作增材制造,它是用原材料逐层累积制造物件的方式。3D打印在很多年前就出现了,3D打印机的概念大家都不陌生,3d打印机是一种以数字模型文件为基础,通过使用塑料材料或金属粉末等可粘合材料,逐层打印出设计好形状的模型。

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