<tbody id="0awkh"><nobr id="0awkh"><address id="0awkh"></address></nobr></tbody>

      <bdo id="0awkh"></bdo>
      <bdo id="0awkh"></bdo>
      1. <menuitem id="0awkh"><strong id="0awkh"><menu id="0awkh"></menu></strong></menuitem>

        3D打印,即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

        3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。


        1、歷史發展
        3D打印技術出現在20世紀90年代中期,實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。
        1986年,Charles Hull開發了第一臺商業3D印刷機。
        1993年,麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
        1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發3D打印機。
        2005年,市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
        2010年11月,世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。
        2011年6月6日,發布了全球第一款3D打印的比基尼。
        2011年7月,英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機。
        2011年8月,南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D打印的飛機。
        2012年11月,蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。
        2013年10月,全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術品。
        2013年11月,美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設計制造出3D打印金屬手槍。


        2、原理技術
        日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品,而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實實在在的原材料,打印機與電腦連接后,通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說,3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備,比如打印一個機器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理,因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。
        3D打印存在著許多不同的技術。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構建創建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。


        3、打印過程

        三維設計
        三維打印的設計過程是:先通過計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面,即切片,從而指導打印機逐層打印。
        設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

        切片處理
        打印機通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

        打印機打出的截面的厚度(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)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法制造出一個模型通常需要數小時到數天,根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為數個小時,當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。

        傳統的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品,而三維打印技術則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發小組制造模型的需要。

        完成打印
        三維打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙,像圖像上的鋸齒一樣),要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法:先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體,再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

        有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物,比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。


        4、限制因素

        材料的限制

        雖然高端工業印刷可以實現塑料、某些金屬或者陶瓷打印, 但無法實現打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外,打印機也還沒有達到成熟的水平,無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。
        研究者們在多材料打印上已經取得了一定的進展,但除非這些進展達到成熟并有效,否則材料依然會是3D打印的一大障礙。

        機器的限制

        3D打印技術在重建物體的幾何形狀和機能上已經獲得了一定的水平,幾乎任何靜態的形狀都可以被打印出來,但是那些運動的物體和它們的清晰度就難 以實現了。這個困難對于制造商來說也許是可以解決的,但是3D打印技術想要進入普通家庭,每個人都能隨意打印想要的東西,那么機器的限制就必須得到解決才行。

        知識產權的憂慮

        在過去的幾十年里,音樂、電影和電視產業中對知識產權的關注變得越來越多。3D打印技術也會涉及到這一問題,因為現實中的很多東西都會得到更 加廣泛的傳播。人們可以隨意復制任何東西,并且數量不限。如何制定3D打印的法律法規用來保護知識產權,也是我們面臨的問題之一,否則就會出現泛濫的現象。

        道德的挑戰

        道德是底線。什么樣的東西會違反道德規律是很難界定的,如果有人打印出生物器官和活體組織,在不久的將來會遇到極大的道德挑戰。
        花費的承擔

        3D打印技術需要承擔的花費是高昂的。第一臺3D打印機的售價為1萬5。如果想要普及到大眾,降價是必須的,但又會與成本形成沖突。
        每一種新技術誕生初期都會面臨著這些類似的障礙,但相信找到合理的解決方案3D打印技術的發展將會更加迅速,就如同任何渲染軟件一樣,不斷地更新才能達到最終的完善。


        5、社會評價

        3D打印技術是無法應用于大量生產,所以有些專家鼓吹3D打印是第三次工業革命,這個說法只是個噱頭。富士康為蘋果代工生產iPhone已經多年。郭臺銘以3D打印制造的手機為例,說明3D打印的產品只能看不能用,因為這些產品上不能加上電子元器件,無法為電子產品量產。3D打印即使不生產電子產品,但受材料的限制,可以生產的其他產品也很少,“即使生產出來的產品,也無法量產,而且一摔就碎。
        “3D打印的確更適合一些小規模制造,尤其是高端的定制化產品,比如汽車零部件制造。雖然主要材料還是塑料,但未來金屬材料肯定會被運用到3D打印中來,”克倫普說,3D打印技術先后進入了牙醫、珠寶、醫療行業,未來可應用的范圍會越來越廣。[12] 2014年11月末,3D打印技術被《時代》周刊為2014年25項年度最佳發明。對消費者和企業而言,這是個福音。僅在過去一年中,中學生們3D打印了用于物理課實驗的火車車廂,科學家們3D打印了人類器官組織,通用電氣公司則使用3D打印技術改進了其噴氣引擎的效率。美國三維系統公司的3D打印機能打印糖果和樂器等,該公司首席執行官阿維?賴興塔爾說:“這的確是一種巧奪天工的技術?!?/p>


        6、應用領域

        海軍艦艇
        2014年7月1日,美國海軍試驗了利用3D打印等先進制造技術快速制造艦艇零件,希望借此提升執行任務速度并降低成本。

        2014年6月24日至6月26日,美海軍在作戰指揮系統活動中舉辦了第一屆制匯節,開展了一系列“打印艦艇”研討會,并在此期間向水手及其他相關人員介紹了3D打印及增材制造技術。

        美國海軍致力于未來在這方面培訓水手。采用3D打印及其他先進制造方法,能夠顯著提升執行任務速度及預備狀態,降低成本,避免從世界各地采購艦船配件。

        美國海軍作戰艦隊后勤科副科長Phil Cullom表示,考慮到成本及海軍后勤及供應鏈現存的漏洞,以及面臨的資源約束,先進制造與3D打印的應用越來越廣,他們設想了一個由技術嫻熟的水手支持的先進制造商的全球網絡,找出問題并制造產品。


        航天科技
        2014年9月底,NASA預計將完成首臺成像望遠鏡,所有元件基本全部通過3D打印技術制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術制造整臺儀器的單位。
        這款太空望遠鏡功能齊全,其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進立方體衛星(CubeSat,一款微型衛星)當中。據了解,這款太空望遠鏡的外管、外擋板及光學鏡架全部作為單獨的結構直接打印而成,只有鏡面和鏡頭尚未實現。該儀器將于2015年開展震動和熱真空測試。
        這款長50.8毫米的望遠鏡將全部由鋁和鈦制成,而且只需通過3D打印技術制造4個零件即可,相比而言,傳統制造方法所需的零件數是3D打印的5-10倍。此外,在3D打印的望遠鏡中,可將用來減少望遠鏡中雜散光的儀器擋板做成帶有角度的樣式,這是傳統制作方法在一個零件中所無法實現的。


        2014年8月31日,美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試,本項研究在于提高火箭發動機某個組件的性能,由于噴射器內液態氧和氣態氫一起混合反應,這里的燃燒溫度可達到6000華氏度,大約為3315攝氏度,可產生2萬磅的推力,約為9噸左右,驗證了3D打印技術在火箭發動機制造上的可行性。本項測試工作位于阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心,這里擁有較為完善的火箭發動機測試條件,工程師可驗證3D打印部件在點火環境中的性能。
        制造火箭發動機的噴射器需要精度較高的加工技術,如果使用3D打印技術,就可以降低制造上的復雜程度,在計算機中建立噴射器的三維圖像,打印的材料為金屬粉末和激光,在較高的溫度下,金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子?;鸺l動機中的噴射器內有數十個噴射元件,要建造大小相似的元件需要一定的加工精度,該技術測試成功后將用于制造RS-25發動機,其作為美國宇航局未來太空發射系統的主要動力,該火箭可運載宇航員超越近地軌道,進入更遙遠的深空。馬歇爾中心的工程部主任克里斯認為3D打印技術在火箭發動機噴油器上應用只是第一步,我們的目的在于測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設計與制造,并提高系統的性能,更重要的是可以節省時間和成本,不太容易出現故障。本次測試中,兩具火箭噴射器進行了點火,每次5秒,設計人員創建的復雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合,壓力為每平方英寸1400磅。

        2014年10月11日,英國一個發燒友團隊用3D打印技術制出了一枚火箭,他們還準備讓這個世界上第一個打印出來的火箭升空。該團隊于當地時間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個世界第一架用3D打印技術制造出的火箭。團隊隊長海恩斯說,有了3D打印技術,要制造出高度復雜的形狀并不困難。就算要修改設計原型,只要在計算機輔助設計的軟件上做出修改,打印機將會做出相對的調整。這比之前的傳統制造方式方便許多。既然美國宇航局已經在使用3D打印技術制造火箭的零件,3D打印技術的前景是十分光明的。

        據介紹,這個名為“低軌道氦輔助導航”的工程項目由一家德國數據分析公司贊助。打印出的這枚火箭重3公斤,高度相當于一般成年人身高,是該團隊用4年時間、花了6000英鎊制造出來的。等一筆1.5萬英鎊的資助確定之后,他們將于今年底在新墨西哥州的美國航天港發射該火箭。一個裝滿氦的巨型氣球將把火箭提升到20000米高空,裝置在火箭里的全球定位系統將啟動火箭引擎,火箭噴射速度將達到每小時1610公里。之后,火箭上的自動駕駛系統將引導火箭回返地球,而里頭的攝像機將把整個過程拍攝下來。

        醫學領域

        3D打印頭蓋骨

        2014年8月28日,46歲的周至農民胡師傅在自家蓋房子時,從3層樓墜落后砸到一堆木頭上,左腦蓋被撞碎,在當地醫院手術后,胡師傅雖然性命無損,但左腦蓋凹陷,在別人眼里成了個“半頭人”。[18]

        除了面容異于常人,事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫生為幫其恢復形象,采用3D打印技術輔助設計缺損顱骨外形,設計了鈦金屬網重建缺損顱眶骨,制作出缺損的左“腦蓋”,最終實現左右對稱。

        醫生稱手術約需5至10小時,除了用鈦網支撐起左邊腦蓋外,還需要從腿部取肌肉進行填補。手術后,胡師傅的容貌將恢復,至于語言功能還得術后看恢復情況。

        3D打印脊椎植入人體

        2014年8月,北京大學研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎,這屬全球首例。據了解,這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長出了一顆惡性腫瘤,醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過,這次的手術比較特殊的是,醫生并未采用傳統的脊椎移植手術,而是嘗試先進的3D打印技術。

        研究人員表示,這種植入物可以跟現有骨骼非常好地結合起來,而且還能縮短病人的康復時間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結合在一起,所以它并不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上面設立了微孔洞,它能幫助骨骼在合金之間生長,換言之,植入進去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長在一起,這也意味著未來不會發生松動的情況。

        3D打印手掌

        3D打印手掌治療殘疾

        2014年10月,醫生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。

        這名女童名為海莉?弗雷澤,出生時左臂就有殘疾,沒有手掌,只有手腕。在醫生和科學家的合作下,為她設計了專用假肢并成功安裝。

        3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒

        2014年10月13日,紐約長老會醫院的埃米爾?巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷,它會在心臟內部制造“大量的洞”。在過去,這種類型的手術需要停掉心臟,將其打開并進行觀察,然后在很短的時間內來決定接下來應該做什么。

        但有了3D打印技術之后,巴查醫生就可以在手術之前制作出心臟的模型,從而使他的團隊可以對其進行檢查,然后決定在手術當中到底應該做什么。這名嬰兒原本需要進行3-4次手術,而現在一次就夠了,這名原本被認為壽命有限的嬰兒可以過上正常的生活。

        巴查醫生說,他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術制作了這個心臟模型。整個制作過程共花費了數千美元,不過他預計制作價格會在未來降低。

        3D打印技術能夠讓醫生提前練習,從而減少病人在手術臺上的時間。3D模型有助于減少手術步驟,使手術變得更為安全。

        2015年1月,在邁阿密兒童醫院,有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez,由于疾病她的呼吸困難免疫系統薄弱,如果不實施矯正手術僅能存活數周甚至數日。

        心血管外科醫生借助3D心臟模型的幫助,通過對小女孩心臟的完全復制3D模型,成功地制定出了一個復雜的矯正手術方案。最終根據方案,成功地為小女孩實施了永久手術,現在小女孩的血液恢復正常流動,身體在治療中逐漸恢復正常。


        房屋建筑

        2014年8月,10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區內交付使用,作為當地動遷工程的辦公用房。這些“打印”的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照電腦設計的圖紙和方案,經一臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成,10幢小屋的建筑過程僅花費24小時。 
        2014年9月5日,世界各地的建筑師們正在為打造全球首款3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定制方面具有意義深遠的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹,一個建筑師團隊已經開始制造全球首棟3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。這棟建筑名為“運河住宅(Canal House)”,由13間房屋組成。這個項目位于阿姆斯特丹北部運河的一塊空地上,有望3年內完工。

        在建中的“運河住宅”已經成了公共博物館,美國總統奧巴馬曾經到那里參觀。荷蘭DUS建筑師漢斯?韋爾默朗(Hans Vermeulen)在接受BI采訪時表示,他們的主要目標是“能夠提供定制的房屋?!?br/>2014年1月,數幢使用3D打印技術建造的建筑亮相蘇州工業園區。這批建筑包括一棟面積1100平方米的別墅和一棟6層居民樓。這些建筑的墻體由大型3D打印機層層疊加噴繪而成,而打印使用的“油墨”則由建筑垃圾制成。


        汽車行業
        2014年9月15日,世界上已經出現3D打印建筑、裙帽以及珠寶等,第一輛3D打印汽車也終于面世。這輛汽車
        只有40個零部件,建造它花費了44個小時,最低售價1.1萬英鎊(約合人民幣11萬元)。
        世界第一臺3D打印車已經問世——這輛由美國Local Motors公司設計制造、名叫“Strati”的小巧兩座家用汽車開啟了汽車行業新篇章。這款創新產品在為期六天的2014美國芝加哥國際制造技術展覽會上公開亮相。

        用3D打印技術打印一輛斯特拉提轎車并完成組裝需時44小時。整個車身上靠3D打印出的部件總數為40個,相較傳統汽車20000多個零件來說可謂十分簡潔。充滿曲線的車身由先由黑色塑料制造,再層層包裹碳纖維以增加強度,這一制造設計尚屬首創。汽車由電池提供動力,最高時速約64公里,車內電池可供行駛190至240公里。
        盡管汽車的座椅、輪胎等可更換部件仍以傳統方式制造,但用3D制造這些零件的計劃已經提上日程。制造該轎車的車間里有一架超大的3D打印機,能打印長3米、寬1.5米、高1米的大型零件,而普通的3D打印機只能打印25立方厘米大小的東西。

        2014年10月29日,在芝加哥舉行的國際制造技術展覽會上,美國亞利桑那州的Local Motors汽車公司現場演

        示世界上第一款3D打印電動汽車的制造過程。這款電動汽車名為“Strati”,整個制造過程僅用了45個小時。Strati采用一體成型車身,最大速度可達到每小時40英里(約合每小時64公里),一次充電可行駛120到150英里(約合190到240公里)。Strati只有49個零部件,動力傳動系統、懸架、電池、輪胎、車輪、線路、電動馬達和擋風玻璃采用傳統技術制造,包括底盤、儀表板、座椅和車身在內的余下部件均由3D打印機打印,所用材料為碳纖維增強熱塑性塑料。Strati的車身一體成型,由3D打印機打印,共有212層碳纖維增強熱塑性塑料。辛辛那提公司負責提供制造Strati使用的大幅面增材制造3D打印機,能夠打印3英尺×5英尺×10英尺(約合90厘米×152厘米×305厘米)的零部件。


        電子行業

        2014年11月10日,全世界首款3D打印的筆記本電腦已開始預售了,它允許任何人在自己的客廳里打印自己的設備,價格僅為傳統產品的一半。
        這款筆記本電腦名為Pi-Top,將會到2015年五月才會正式推出。但是,通過口耳相傳,它現在已在兩周內累計獲得了7.6萬英鎊的預訂單。


        服裝服飾

        許多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印機制作的衣服,可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的萬能鑰匙。一個設計工作室已經成功使用3D打印技術制作出服裝,使用此技術制作出的服裝不但

        服裝服飾外觀新穎,而且舒適合體。
        這件裙子價格為1.9萬人民幣,制作過程中使用了2,279個印刷板塊,由3316條鏈子連接。這種被稱作“4D裙”的服裝,就像編織的衣服一樣,很容易就可以從壓縮的狀態中舒展開來。創始人之一,并擔任創意總監的杰西卡回憶說這件衣服花費了大約48個小時來印制。

        這家位于美國馬薩諸塞州的公司還編寫了一個適用于智能手機和平板電腦的應用程序,這有助于用戶調整自己的衣服。使用這個應用程序,可以改變衣服的風格和舒適性。


        [3D打印]加入粉絲群[2]人

        贊(2)吐(0)

        • 燕趙飛歌

          3D打印很多地方還需要改進 速度 光潔度 精度,希望和大家一起討論。

        • felick

          我是3D打印的第一個關注者

        亲子乱子伦视频播放
        <tbody id="0awkh"><nobr id="0awkh"><address id="0awkh"></address></nobr></tbody>

          <bdo id="0awkh"></bdo>
          <bdo id="0awkh"></bdo>
          1. <menuitem id="0awkh"><strong id="0awkh"><menu id="0awkh"></menu></strong></menuitem>