3D打印技術(shù)的學(xué)名叫增材制造技術(shù)、快速成形技術(shù)等,原理在于將計算機設(shè)計出的物體分解成若干層平面數(shù)據(jù),然后把不同形態(tài)的金屬、陶瓷、塑料、砂等材料按平面數(shù)據(jù)構(gòu)成一個平面形狀,再通過層層累積疊加,像植物生長般一次性整體成形。簡單來說,其工作原理可歸結(jié)為“由點成線、由線成面、由面成體”,材料根據(jù)電腦中的數(shù)據(jù),在3D打印機中先固結(jié)成面,而后一層一層平面再累加固結(jié)成體,最終將電腦中虛擬的數(shù)據(jù),“打印”成現(xiàn)實的物體。
3D建模是3D打印的前提,相當于平面印刷中的“原稿”,3D建模質(zhì)量的好壞決定了3D打印的質(zhì)量。3D分割則將建立的3D模型分成一個個的薄片,一般為幾十微米到幾百微米不等。噴墨打印就是將材料一層層噴涂在基材上,目前比較流行的做法是先噴一層膠水,然后再在上面撒一層粉末,如此反復(fù)。打印完成后,還需要對打印出來的3D模型進行后處理,比如固化處理、剝離、模型的修整等等,最終完成所需要的模型的制作。
無拼接、低耗材、個性化
更擅長制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)
傳說中,天上仙女的衣服沒有縫,完美自然,渾然一體。而在傳統(tǒng)制造業(yè)中,制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大型制件一般采用分段成形、拼接成整體的方法,生產(chǎn)周期長,成本高,不但制件連接處潛伏著質(zhì)量隱患,而且也增加了重量。而3D打印技術(shù)將多維制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加,這種工藝方法能夠使最終固結(jié)成形的產(chǎn)品為整體成形制造、自然無縫連接,從而達到傳統(tǒng)制造方法難以或無法加工的任意復(fù)雜結(jié)構(gòu),且重量輕和耗材少,如封閉內(nèi)部空腔、多層嵌套等。尤其適合動力裝備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上關(guān)鍵零部件的制造,如空心渦輪葉片、渦輪盤、發(fā)動機缸體和缸蓋等。
傳統(tǒng)的制造方法多是減材制造,即在整塊材料的基礎(chǔ)上去除多余部分,將剩下的部分制成產(chǎn)品,那些多余部分便大多淪為工業(yè)廢料而被拋棄。而3D打印技術(shù)名為“增材制造”,是按照設(shè)計圖,用材料 制出每一層平面后再進行累加,所以其生產(chǎn)過程幾乎不會產(chǎn)生任何廢料。除了節(jié)省原材料之外,相較于傳統(tǒng)制造技術(shù)的多步驟,3D打印技術(shù)還能節(jié)省大量的人力。
在電腦中設(shè)計一個奇形怪狀的玩具,按下“打印”鍵,3D打印機就能開始生產(chǎn) 的新產(chǎn)品。3D打印十分適合個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)!爸灰阆氲玫,就能做出來”,英國增材制造協(xié)會主席彼得-托馬斯認為其打破了傳統(tǒng)制造的局限性,拓展了人們的創(chuàng)意空間。
大到宇宙飛船、小到服裝手機
未來應(yīng)用前景難以估量
在美英等國,3D打印技術(shù)的應(yīng)用已較為廣泛,大到飛行器、賽車,小到服裝、手機殼,各領(lǐng)域或多或少都借著3D打印的東風(fēng),煥發(fā)出了新的生命。目前3D打印技術(shù)已成為國外研究空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)悉,美國國家航空航天局正在研究一項被稱為“未來3D打印宇宙飛船”的技術(shù),希望通過3D打印,制造出“廉價的機器人宇宙飛船”,奧巴馬政府已經(jīng)在俄亥俄州重點投入建一個專門整合國家資源的研究所,以加大3D打印技術(shù)的研究和應(yīng)用力度。
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