3D打印如今这么火,那么什么是3D打印?
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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。
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。
3D打印技术的发展史是什么?
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3D打印的发展历程:
3D打印技术的核心思想于19世纪末的美国起源,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。可谓是“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。
1860年,多照相机实体雕塑(Photosculpture)的专利被法国人Franois Willème申请。
1892年,一项采用层合方法制作三维地图模型的专利技术在美国登记。
1992年,Stratasys公司推出了第一台基于FDM技术的工业级快速成型打印机。
1993年,美国麻省理工学院MIT的Emanual Sachs教授发明了三维打印技术。1995年,麻省理工的两名学生Jim Bredt和Tim Anderson的毕业论文选题是便捷快速成型技术。两人把打印机墨盒里面的墨水替换成胶水,成功打印出了一些立体的物品。这是3D打印在学术上的首次成功尝试。
1996年,3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司均各自推出了新一代的快速成型设备,此后快速成型便有了更加通俗的称呼──“3D打印”。在此之前为研究领域所接受的名词是“快速成型”。
进入21世纪,3D打印技术迅速发展,2005年,Z Corp.公司推出世界上第一台高精度彩色3D打印机Spectrum Z510,3D打印由此有了精致的色彩;2009年,Bre Pettis创立了著名的桌面级3D打印机公司──Maker Bot,并出售DIY套件,购买者可自行组装3D打印机,将3D打印技术进一步推广开来;2015年,美国Carbon3D公司发布一种新的光固化技术——连续液态界面制造(Continuous Liquid Interface Production,CLIP),利用氧气和光连续地从树脂材料中逐出模型。将3D打印速度提升了一个阶段,且可以使用部分生物材料。此外,还有许多3D打印技术在汽车制造、首饰设计、食品、艺术、生物医疗、航空航天等领域的成功案例。
可以看出,本世纪大众思维的转变推动了3D打印市场的扩大,从而促进了3D打印技术的蓬勃发展。
我们今日已发布《3D打印研究报告》
https://www.aminer.cn/research_report/3d?h=1201&download=true
内容涵盖了以下几个方面:
此外还配有ppt版下载:https://static.aminer.cn/misc/article/3d-p.pdf
和word版下载:https://static.aminer.cn/misc/article/3d.pdf 快快收藏哦[鲜花][鲜花][鲜花]
【概述篇】:3D打印相关概念/3D打印材料/3D打印机/3D打印优缺点
【技术篇】:切片算法/路径规划算法/几何优化问题/结构分析
【人才篇】:AMiner大数据统计/学者信息
【应用篇】:医学/航空航天/军事/建筑/文物保护/艺术/交叉运用
【趋势篇】:生物3D打印/多自由度机器人3D打印/视觉反馈/金属打印
你觉得3D打印机最厉害的用途是什么?
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谢邀。3D打印现在已经广泛应用于医疗、建筑等多个领域,而且还在不断推陈出新。在我们一般印象中,3D打印出来的东西都是固体的。而伦敦的Machine Shop却推出了一款3D液体打印机,震惊了不少吃瓜群众。
这是佳得乐功能饮料的一条广告,片中展示了一个动感十足的「水人」各种健身的画面。要知道,这个又蹦又跳的「水人」完全是由转瞬即逝的水滴构成,而整个片子,全程真实拍摄,没有借助任何CGI特效,到底是怎么做到的呢?
这台机器一共有两万个独立部件,它通过顶部控制台和液体打印机,精确控制每一滴水下落的时间与频率,再借助高速闪光灯与摄像头,进行多个角度的拍摄。这些水滴的造型被瞬间「固定」下来,得到的结果,其实就是一套立体的逐帧动画。将这些画面一帧帧合成,水人就动起来了。他不仅跑得欢快,还可以跳上跳下,拳打脚踢,动态效果极其逼真。
这些还得归功于动作捕捉技术,通过捕捉真实运动员的动作,在电脑中进行模拟计算,得出的数据用来构建3D模型,水人的动作也就有迹可循了。要知道,这台打印机对于精确度的要求极其苛刻,控制台的2500个开关需要在2毫秒内完成动作,闪光灯同步拍摄也要精确到百万分之一秒。怎么样,如此酷炫的液体打印,你想不想亲眼见见呢?
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目前最厉害的应该是3d打印手枪。美国之前有个公布过图纸,而且该手枪可以多次使用。
3D打印机,你了解多少?
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前言
本人在几年前,接触过3D打印机的开发工作,下面简单阐述一下,我对于3D打印机的一个理解,希望能对大家有帮助。
工作流程
数字建模
首先我们需要借助三维设计软件,将我们需要打印的模型,通过三维设计软件(常用的三维建模软件有SolidWorks,PorE等)建模出来。
生成切片
建模出来的3D模型的文件,需要转换成3D打印机能够识别的文件,这就需要借助切片软件,将3D建模的文件转换成G-Code代码,G-Code也就是3D打印机能够识别的文件格式。
打印绘制
3D打印机读取SD卡中的G-Code文件,然后G-Code每行信息,然后控制喷头向X,Y,Z方向进行移动;与此同时,喷头也会把打印材料融化成丝状,一层层附着在打印台上。这样经过移动喷头,一层层材料堆积绘制,经过若干长时间,3D模型也就慢慢呈现在我们的面前了。
优点
3D打印技术的特点,在于其几乎可以制造任意的三维实体,打印的产品是无缝衔接的,一体成型,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法,而且不受产品结构和形状的限制。
展望
3D打印机出来几十年,但在最近几年开发受到外界广泛关注,这是一件值得庆幸的事情。同时,也会加速3D打印产业的快速发展。
目前,随着3D打印技术逐渐成熟,房子,车子,人体器官等应用逐渐浮出水面,那么,对于未来任何实物,我们都可以想象,3D打印机都是有可能实现打印的。
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3D打印器官是什么,你会接受3D打印器官吗?
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如果能帮助到有需要的人,为什么要拒绝呢
就是最近比较火的生物3D打印技术,通过组织细胞的堆叠培养和生长,最终成为一个器官的过程。
数码打印就是3D打印吗?有什么区别吗?
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3D打印是几年前的一种基于3d模型技术的打印,通俗的讲就是从3个维度去立体的打印出我们建模所得东西,比如玩具,工件等,要明白是3D打印也是一种数字打印,我们平常打印纸状可以归类到2D打印中,也是数字打印
以上就是小编关于【3d打印是什么】的分享,希望对你有用。