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那么什么是3D打印机呢?

2013.02.27 281 字号
 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。(以上有激光切割机编辑整理于网络,在次转载请说明出处。)