打印機(jī)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,終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。通俗地說,3D打印機(jī)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備,比如打印一個(gè)機(jī)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(jī)”是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理,因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。[5]3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。[13]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。類型累積技術(shù)基本材料擠壓熔融沉積式(FDM)熱塑性塑料,共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)幾乎任何合金電子束熔化成型(EBM)鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)鈦合金,鈷鉻合金,不銹鋼,鋁選擇性熱燒結(jié)(SHS)熱塑性粉末選擇性激光燒結(jié)(SLS)熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印石膏3D打印(PP)石膏層壓分層實(shí)體制造(LOM)紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷(SLA)光硬化樹脂數(shù)字光處理。一層材料沉積后工作臺(tái)將按預(yù)定的增量下降一個(gè)厚度,然后重復(fù)以上的步驟直到工件完全成型。內(nèi)蒙古**烈士砂型3D打印廠家直銷
截至2013年1月,這些3D打印而成的產(chǎn)品都是小件物體。不過,3D打印的潛力遠(yuǎn)不止可以生產(chǎn)DIY的家居物品這么簡單。實(shí)際上,這項(xiàng)技術(shù)甚至可以徹底顛覆傳統(tǒng)的建筑行業(yè)。2013年1月,一位荷蘭的建筑師就表示他要用3D打印技術(shù)建造一棟建筑。24小時(shí)打印10間房據(jù)《北京青年報(bào)》21日稱,此次打印出的房子不大,很高不過兩層,面積也就十來個(gè)平方,墻體呈現(xiàn)出年輪蛋糕的結(jié)構(gòu),由一層層水泥材料堆疊而成,每層大約2厘米高。與眾不同的墻體,其實(shí)是用一種特殊的“油墨”,根據(jù)電腦設(shè)計(jì)圖紙和方案,在現(xiàn)場層層疊加“噴繪”而成。至于打印過程中的玄機(jī),這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明者,上海盈創(chuàng)裝飾集團(tuán)的董事長馬義和說,這是他們眼下的很高機(jī)密。不過從拍攝的打印現(xiàn)場視頻片段可以看到,一只巨大噴頭像奶油裱花一樣源源不斷噴出灰色油墨,油墨呈“Z”字形排列,層層疊加,很快便砌起了一面高墻。一名工作人員在3D打印建筑內(nèi)辦公之后,墻與墻之間還可像搭積木一樣壘起來,再用鋼筋水泥進(jìn)行二次“打印”灌注,連成一體。馬義和介紹,整個(gè)打印過程,只需要一張圖紙、一臺(tái)電腦、就地取材制造的足夠“油墨”,就可以在24小時(shí)內(nèi)打印出10幢200平方米建筑。打印機(jī)底面積堪比籃球場打印一張A4紙的打印機(jī)。山東人像砂型3D打印供應(yīng)商家研究光敏材料3D打印技術(shù)的主要有美國3Dsystem公司和以色列object公司。
多噴頭的3D打印機(jī)能夠?qū)Χ喾N材料進(jìn)行組合打印。通過材料的堆疊和組合,打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學(xué)的特性。因此,通過不同材料的組合,可以產(chǎn)生性能不同的“新的材料”。這個(gè)優(yōu)勢提供給了我們利用控制材料的分布來控制物品的物理、力學(xué)及結(jié)構(gòu)的特性,從而能產(chǎn)生多樣化的物品,增加產(chǎn)品的靈活性??傊?,3D打印技術(shù)被看重的三大優(yōu)勢是加速產(chǎn)品的研發(fā)過程、提供個(gè)性化和定制產(chǎn)品和增加生產(chǎn)的靈活性。從成型工藝上看3D打印突破了傳統(tǒng)成型方法,無需先行制作模具和機(jī)械加工,通過快速自動(dòng)成型硬件系統(tǒng)與CAD軟件模型結(jié)合就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,這使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期縮短,生產(chǎn)成本大幅下降。當(dāng)然,3D打印作為一項(xiàng)年輕的成型工藝,還存在著許多的不足,比如成型時(shí)間慢、精度低、材料種類少、無法大批量生產(chǎn)等?,F(xiàn)階段3D打印的實(shí)際使用仍屬于快速成型范疇,即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前提供產(chǎn)品原型的制造,業(yè)內(nèi)也稱作手板。因此,3D打印成型工藝現(xiàn)階段是作為與傳統(tǒng)制造工藝互補(bǔ)的方式存在,要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)還尚需時(shí)日。但是要相信,人類對技術(shù)的追求是無限的,隨著3D打印設(shè)備和打印材料的研發(fā)的不斷進(jìn)步,3D打印技術(shù)會(huì)越來越被得到使用。
圖).網(wǎng)易新聞[引用日期2015-06-23]25.把3D打印搬上太空.中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)[引用日期2016-04-20]26.日本科研組研發(fā)出3D打印肝臟模型的方法.人民網(wǎng)[引用日期2015-07-09]27.西安男子墜樓頭部凹陷3D打印腦蓋骨助恢復(fù)形象.騰訊網(wǎng)[引用日期2014-08-31].新浪網(wǎng)[引用日期2014-09-03]29.英國5歲殘疾女童成功安裝3D打印手掌.騰訊網(wǎng)[引用日期2014-10-03]30.美國醫(yī)生利用3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒.新浪網(wǎng)[引用日期2014-10-13]:讓醫(yī)生提前練習(xí)減少手術(shù)時(shí)間.鳳凰[引用日期2014-12-08](圖).網(wǎng)易[引用日期2015-01-20].網(wǎng)易[引用日期2015-09-17]34.首例3D打印胸腔移植術(shù)完成.騰訊[引用日期2015-09-17]35.中國研制出全球首臺(tái)3D血管打印機(jī)(圖).鳳凰資訊[引用日期2015-10-26]36.美3D打印出生物工程脊髓.人民網(wǎng)[引用日期2018-08-22].上海市人民[引用日期2014-08-22].新華網(wǎng)[引用日期2014-08-22].網(wǎng)易[引用日期2015-01-19]40.首座3D打印搭建房現(xiàn)身西安3小時(shí)建二層別墅.中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)[引用日期2015-07-18]41.世界上首輛3D打印汽車問世零部件只有40個(gè)。光敏樹脂即UV樹脂,由聚合物單體與預(yù)聚體組成,其中加有光(紫外光)引發(fā)劑(或稱為光敏劑)。
需要離散成三角網(wǎng)格(STL文件),然后加填充結(jié)構(gòu)、加支撐結(jié)構(gòu),然后切片計(jì)算和路徑規(guī)劃,才送到3D打印機(jī),通過G代碼輸出一個(gè)實(shí)物模型。這個(gè)過程是3D打印機(jī)的切片引擎軟件的主要工作,中間涉及到大量的幾何計(jì)算;2.打印約束問題:在很多情況下,輸入的3D模型存在著一些問題,并不能直接輸出給3D打印機(jī),比如:3D模型本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不規(guī)范,無法切片;由于出現(xiàn)懸空部分而打印失??;模型的尺寸太大,超過打印機(jī)所能打印的尺寸限制;沒有考慮穩(wěn)定性導(dǎo)致打印出物體無法正常放置等;3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題:由于設(shè)計(jì)師缺乏一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與力學(xué)知識(shí),會(huì)導(dǎo)致其設(shè)計(jì)結(jié)果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問題不能正常打印或在3D打印后會(huì)存在一些結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。強(qiáng)度不足可能會(huì)使3D模型在打印、運(yùn)輸或日常使用過程中受到破壞。這種問題我們稱其為結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化問題;這時(shí)就需要通過力學(xué)與物理的仿真計(jì)算(有限元方法--FEM)來優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)來滿足需求;筆者對于近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的工作做了一個(gè)綜述,發(fā)表在2017年的《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》上(PDF下載)。4.功能定制問題:定制化是3D打印比較大的優(yōu)勢之一,這里催生了大量的研究問題和研究方法。比如,(1)將繪制理論中發(fā)展起來的各種模型和方法應(yīng)用于3D打印。工程塑料指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料。上海人像砂型3D打印私人定做
常見的有ABS類材料、PC類材料、尼龍類材料等。內(nèi)蒙古**烈士砂型3D打印廠家直銷
DLP)光硬化樹脂[13]3D打印打印過程編輯3D打印三維設(shè)計(jì)英國工程師“打印”出無人飛機(jī)[14]三維打印的設(shè)計(jì)過程是:先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,即切片,從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)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(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。[13]3D打印切片處理打印機(jī)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(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機(jī)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/英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米,即,也有部分打印機(jī)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(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天。內(nèi)蒙古**烈士砂型3D打印廠家直銷
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