3D打印論文.doc

JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 3D打印快速成型技術(shù)學(xué)院: 班 級: 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 設(shè)計(jì)題目: 完成日期： 年 月 日 1. 3D打印技術(shù)簡介 3D打印技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型（即“積層造型法”），制造出實(shí)體產(chǎn)品。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削等方法生產(chǎn)成品不同，3D打印是將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn)，這就大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力，從而直接從計(jì)算機(jī)圖形以及數(shù)據(jù)中便可生成所需形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。 我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫钠胀ù蛴C(jī)可以打印電腦設(shè)計(jì)的平面物品，而所謂的3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實(shí)實(shí)在在的原材料，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，最終把計(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)。2. 過程原理 三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)，如同使用打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料并且堆疊薄層的形式有多種多樣：有些3D打印機(jī)使用“噴墨”的方式。一家名為Objet的以色列3D打印機(jī)公司使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì)噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù)，整個(gè)流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料，然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層；還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然后由噴出的液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機(jī)上使用的技術(shù)。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質(zhì)種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來的物體一頭堅(jiān)硬而另一頭柔軟。 3. 個(gè)人感想 基于近年來3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，我個(gè)人認(rèn)為3D打印這將給我們生活帶來一定的變革。首先當(dāng)3D打印技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)將會給那些因種種原因而無法得到正確治療方法的患者帶來福音，比如說身體缺陷人士想擁有正常人的體格是，這對于現(xiàn)在的醫(yī)學(xué)水平而言任然是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，但是有了3D打印技術(shù)，醫(yī)生們可以根據(jù)患者的實(shí)際情況打印有關(guān)骨骼，這就給那些想和正常人一樣行走的人士帶來了曙光，盡管已有這方面成功的案例，但是實(shí)際當(dāng)中打印的骨骼不能直接植入到人體，之后還是要到工廠運(yùn)用傳統(tǒng)的減量制造工藝制作假體。這就浪費(fèi)了時(shí)間，所以今后的3D打印技術(shù)在打印骨骼方面可以朝著花更少時(shí)間有更大的成果方面而努力，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面除了打印骨骼外，在打印人體骨骼肌肉血管，人工器官等方面也是在不斷地為之努力的；其次在制造業(yè)方面，3D打印技術(shù)也是有很大的應(yīng)用前景。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的工業(yè)制造中，有一個(gè)短板，那就是傳統(tǒng)模具價(jià)格高昂，幾萬，幾十萬甚至幾百萬，如果開發(fā)后發(fā)現(xiàn)模具有問題往往會讓廠家損失很慘重，而3D技術(shù)不但可以幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，而且更快速地反應(yīng)市場，讓企業(yè)經(jīng)營更加靈活，不會造成大規(guī)模的浪費(fèi)和損失，同時(shí)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在質(zhì)量，精度等方面也能得到保障，同樣的在設(shè)計(jì)方面，它能夠第一時(shí)間為工業(yè)設(shè)計(jì)師準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)思想和產(chǎn)品功能，在未來的工業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師再也不用為設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品浪費(fèi)太多的時(shí)間和精力，工業(yè)設(shè)計(jì)會更加如魚得水，而且消費(fèi)者還可以通過它根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品，3D打印技術(shù)將成為制作業(yè)的發(fā)展新趨勢，如果3D打印技術(shù)想把傳統(tǒng)制造業(yè)完全顛覆過來，最重要還是看3D打印技術(shù)就必須投入到大規(guī)模的生產(chǎn)中，正是因?yàn)?D打印技術(shù)會給制造業(yè)帶來如此多的好處，各國政府都致力于3D打印技術(shù)工業(yè)化研究，此外3D打印還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是它可以依據(jù)個(gè)人情況量身定制，甚至可以在當(dāng)?shù)卮蛴∩唐?，讓需求真正決定生產(chǎn)，人們需要采購什么，就在目的地精準(zhǔn)打印，這省去了物流、配送、上貨等時(shí)間，很大程度上解決了產(chǎn)能過剩問題并節(jié)省運(yùn)輸成本，將會減少很多上路的貨運(yùn)車輛，交通也可以得到一定的緩解，車輛對環(huán)境造成的污染也可以減輕；最后在教育方面，3D打印也有其獨(dú)特的一面。中國的傳統(tǒng)教育是應(yīng)試教育，很難培養(yǎng)學(xué)生 關(guān)于“創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力”的能力，純粹的理論學(xué)習(xí)使學(xué)生的大腦僵化，學(xué)校應(yīng)開設(shè)集設(shè)計(jì)和3D 打印于一體的“邊學(xué)邊做 ”的課程，把數(shù)學(xué)，物理課中的許多抽象概念通過讓學(xué)生動手設(shè)計(jì)一些由3D 打印組件組成的小電路和小裝置，這將使得課程變的有趣， 3D 打印機(jī)將激發(fā)新一代學(xué)生投身科學(xué)，數(shù)學(xué)，工程和設(shè)計(jì)的熱情，繼而造就一批學(xué)生工程師。 盡管3D打印技術(shù)對我們的生活有許多有利的影響，但是它帶給我們的潛在威脅也不能棄之不顧。其中最大的威脅就是用3D打印技術(shù)打印槍支，因?yàn)?D打印機(jī)可以打印金屬材料的物品，所以當(dāng)人們擁有槍支的設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，人們很有可能通過3D打印技術(shù)打印槍支，這對于那些私自販賣槍支屬于違法行為的國家來說更是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些政府不好管理槍支了，一但犯罪分子能夠生產(chǎn)槍支，這會給社會