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​3D打印技术概况

3D打印,即快速成型技术的一种,其工作原理与普通打印机基本相同,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、砂等不同的原材料。具体工作过程:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,然后指导打印机逐层打印。打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。

类型

累积技术

基本材料

挤压

熔融沉积式

热塑性塑料,共晶系统金属、可食用材料

线

电子束成形制造

几乎任何合金

粒状

直接金属激光烧结

几乎任何合金

电子束熔化成型

钛合金

选择性激光熔化

钛合金,钴铬合金,不锈钢,铝

选择性热烧结

热塑性粉末

选择性激光烧结

热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末

粉末喷头

石膏3D打印

石膏

层压

分层实体制造

纸、金属膜、塑料薄膜

光聚合

立体平板印刷

光硬化树脂

数字光处理

光硬化树脂[6]

几大限制:

1、材料的限制

打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。目前打印机支持的材料基本为合金粉末、陶瓷、塑料等。

2、机器的限制

3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。

3、工艺的限制

例如汽车发动机部件,需要依靠事先制作好的高强度原材料块经过精密的数控机打磨出来质量才可靠,而且材料本身就很坚固,所以能胜任高强度的环境下工作。如果靠打印,融化后一层层的叠上来,就只能看而不能使用。

4、软件的问题

不同的3D打印设备的构造是不同的,这就需要软件的重新开发,目前尚不能实现3D打印软件的标准化。

产业现状:在规模上,2013年全球3D打印市场规模大概接近40亿美金,美国大概15亿美金,欧洲大概10亿美金,国内大概3亿美金。一年内规模大概增长了一倍。

就目前而言,3D打印很难进入传统的如模具生产加工、通用型零部件等批量生产的制造业领域,主要因为3D打印生产1件和生产1万件的成本单价基本接近,且其耗费时间较长。而在非批量的、精密的、尖端的产品制造中其前景较大,比如航空航天、医疗器械等领域,打造的材料基本为钛合金,铝锂合金,超高强度钢,高温合金等,这些材料基本都具有强度高,化学性质稳定,不易成型加工,传统加工工艺成本高昂的特点。目前,我国是除美国以外第二个能够利用3D打印技术制造飞机零件的国家。

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