文具有哪些种类:3D打印是一场技术革命?

竹山县若云创意文具有限公司 行业资讯 2020-05-16 16:35:53 0 打印  技术  打印机  可以  材料  
3D打印是一场技术革命?

  最近,“三维(3D)打印”一词持续升温,不断涌向各大IT门户网站,欧美国家更有专家认为这项技术代表着制造业发展的新趋势,3D打印机也因此被评为了2012年的十大发明之一,但需要指出的是,3D打印技术的历史,并不比喷墨打印短多少,它诞生于1986年,将数字化的3D图形转化成为物理实物,这一想法最早是由美国人查尔斯·豪尔申请的专利(美国专利4573330),其原理为立体光刻造型(stereolithography)。

  

  那么什么是3D打印机呢?

  

  我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物,通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等,之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似,这项打印技术称为3D立体打印技术。

  

  3D打印的技术主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工艺,下面我们简单介绍三种主流技术:

  

  1、立体光刻造型技术(SLA):网友们可以想象一下把一根黄瓜切成很薄的薄片再拼成一整根,先由软件把3D的数字模型,“切”成若干个平面,这就形成了很多个剖面,在工作的时候,有一个可以举升的平台,这个平台周围有一个液体槽,槽里面充满了可以紫外线照射固化的液体,紫外线激光会从底层做起,固化最底层的,然后平台下移,固化下一层,如此往复,直到最终成型。

  

  其优点是精度高,可以表现准确的表面和平滑的效果,精度可以达到每层厚度0.05毫米到0.15毫米,缺点则为可以使用的材料有限,并且不能多色成型。

  

  2、熔融沉积成型技术,同样是需要把3D的模型薄片化,但是成型的原理不一样,学过高等数学的朋友都知道积分,熔融沉积成型技术,就是把材料用高温熔化成液态,然后通过喷嘴挤压出一个个很小的球状颗粒,这些颗粒在喷出后立即固化,通过这些颗粒在立体空间的排列组合形成实物。

  

  这种技术成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型,但是成型后表面粗糙。

  

  3、选择性激光烧结(简称SLS)不同材料的粉末为原料

  

  SLS工艺又称为选择性激光烧结,由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功,SLS工艺是利用粉末状材料成形的,将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。

  

  在3D打印技术可以打印器官、汽车、飞机的今天,它还在创造无限的可能,著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景是一种新型的生产方式,能够促成新的工业革命,其拥有广阔的市场前景。

  

  首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件,过去传统的制造方法就是一个毛坯,把不需要的地方切除掉,是多维加工的,或者采用磨具,把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件,这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难,立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势,立体打印技术可以打印非常复杂的东西。

  

  其次实现了首件的净型成形,这样后期辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度,尤其适合一些高保密性的行业,如军工、核电领域,再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低,特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。

  

  这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流,并且在很多领域得到了应用,如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用,尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业,3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。

  

  事实上,3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。

  

  3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也将这类原型称作手板。据统计,3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品,虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步,比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降,但从目前看,依旧是一项年轻的技术,在没有变得更加成熟和廉价前,并不会被企业大规模采用。

  

  3D打印未来

  

  传统制造中,越复杂的产品如果需要改动的地方越多,意味着越高的成本,但在数字化制造中,这一切在改变,制作个性化的产品并不会花费更多额外的成本,让产品更多样、复杂和灵活变得简单,因为只需要改动模型参数,另一个想要的产品就会出现。

  

  美国的3D打印技术起步较早,目前这项技术在美国已经产业化,目前全球的两家3D打印机制造巨头,分别是Stratasys和3D Systems,均在美国纳斯达克上市,希望能把3D打印技术推广到过去未曾涉足的新领域,其他国家也加紧研究3D打印技术的步伐,并取得了巨大的成果。

  

  但需要指出的是,3D打印机并非“万能机”,目前存在的各类问题,包括打印机价格昂贵、可制作原材料少、输出的产品质量低、制作成本高、运用领域仍狭窄等,使3D打印仍处于早期的发展阶段,但业内对其未来发展却充满期待。

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