3D打印知識大全

3D打印機知識大全3D打印機(3D Printers)是一位名為恩里科迪尼(Enrico Dini)的發(fā)明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。3D 打印是添加劑制造技術的一種形式，在添加劑制造技術中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機相對于其他的添加劑制造技術而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功能上與激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術完全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。最近幾年，3D打印機的價格已經(jīng)能讓中小企業(yè)負擔的起，從而使得重工業(yè)的原型制造環(huán)節(jié)進入辦公環(huán)境完成，并且可以放入不同類型的原材料進行打印。因為快速成型技術在市場上占據(jù)主導地位，3D打印機在生產(chǎn)應用方面有著巨大的潛力。3d打印技術在珠寶首飾、鞋類、工業(yè)設計、建筑、汽車、航天、牙科及醫(yī)療方面都能得到廣泛的應用。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉變?yōu)槟z水、粉末，當然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。目前的3D打印技術能夠實現(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。當然受到噴打印原理的限制，打印速度勢必不會很快，目前較先進的產(chǎn)品可以實現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實現(xiàn)彩色打印，色彩深度高達24位。由于打印精度高，打印出的模型品質(zhì)自然不錯。除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設計，結構以及運動部件也不在話下。如果用來打印機械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正?；顒?，而腔體、溝槽等形態(tài)特征位置準確，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實體還可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進一步加工。同時粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能復合、熔模鑄造等其它材料可供選擇。不過，雖然3D打印機價格在不斷降低，很多廠商、設計院、大學等都開始或準備配備，但產(chǎn)品價格依然較高。3D Systems推出的新款InVision LD入門級桌面型產(chǎn)品價格為1.59萬美元，而Z Corporation出品的中端型號Z510要價10萬美元。好在3D打印機的耗材成本并不夸張，例如打印手機模型，大概花費20美元材料費，比起其它成型技術成本要低得多。3D打印機*發(fā)明伊始三維打印機不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來三維打印機的應用將會更加廣泛。據(jù)報道，美國科學家近日發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機，并已將其成功可打印出塑料制成的固體制品推向市場。普通打印機能打印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機打印出的都是塑料制成的固體制品，它不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來三維打印機的應用將會更加廣泛。在此之前，三維打印機數(shù)量很少，大多集中在“科學怪人”和電子產(chǎn)品愛好者手中。他們主要用來打印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家打印出了汽車零部件，然后根據(jù)塑料模型去訂制真正市面上買不到的零部件?，F(xiàn)在人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買到這類打印機，工廠也在進行直接銷售。不過物以稀為貴，一套三維打印機的價格從一般的750美元到上等質(zhì)量的27000美元不等?？茖W家們表示，目前三維打印機的使用范圍還很有限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D打印機打印出更實用的物品。3D打印機*發(fā)展簡史1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發(fā)3D打印機。2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。3D打印機*種類噴墨3D打印薄層結合的方式多種多樣。部分3D打印機使用噴墨打印機的工作原理進行打印。Objet公 司是以色列的一家3D打印機生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)的打印機是利用噴墨頭在一個托盤上噴出超薄的 液體塑料層，并經(jīng)過紫外線照射而凝固。此時，托盤略微降低，在原有薄層的基礎上添加新的薄 層。另一種方式是熔融沉淀成型。總部位于明尼阿波利斯的Stratasys公司應用的就是這種方 法，具體過程是，在一個(打印)機頭里面將塑料融化，然后噴出絲狀材料，從而構成一層層薄層。粉劑3D打印其他的一些方法是利用粉劑作為打印材料。這些粉劑在托盤上被分布成一層薄層，然后通過噴出 的液體粘結劑而凝固。在一個被稱為激光燒結的處理程序中，通過激光的作用，這些粉劑可以熔融成想 要的樣式，德國的EOS公司把這一技術應用于他們的添加劑制造機之中。瑞典的Arcam公司通過真 空中的電子束將打印機中的粉末熔融在一起，用于3D打印。以上僅僅是眾多方法中的少數(shù)幾種而已。 為了制作一些內(nèi)部空間和出挑結構的復雜構件，凝膠以及其他材料被用來做支撐，或者空 間預留出來，用沒有熔融的粉末以填滿，填充材料隨后可以被沖洗掉或被吹掉?，F(xiàn)在，能夠用于3D打印的材料范圍非常廣泛，塑料、金屬、陶瓷以及橡膠等材料都可用于打印。有些機器可以把各種材料結合在一起，構成的物體既堅硬，又富有彈性。生物3D打印包括一些研究人員開始使用3D打印機去復制一些簡單的生命體組織，例如皮膚、肌肉以 及血管等。有可能，大的人體組織如腎臟、肝臟甚至心臟，在將來的某一天也可以進行打印 如果生物打印機能夠使用病人自己的干細胞進行打印的話，那么在進行器官移植后，其身體就 不可能對打印出來的器官產(chǎn)生排斥。 食物也可以被打印?？的螤柎髮W的研究人員已經(jīng)成功打印出了蛋糕。幾乎每個人都同意，這 個制造食品的終極武器將會打印出巧克力來。3D打印機*工作步驟3D打印機工作步驟是這樣的：使用CAD軟件來創(chuàng)建物品，如果你有現(xiàn)成的模型也可以，比如動物模型、人物、實際過程(6張)或者微縮建筑等等。然后通過SD卡或者USB優(yōu)盤把它拷貝到3D打印機中，進行打印設置后，打印機就可以把它們打印出來，其工作結構分解圖如下。3D打印機的工作原理和傳統(tǒng)打印機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構組成的，打印原理是一樣的。3D打印機主要是在打印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型，然后在進行打印輸出。3D打印與激光成型技術一樣，采用了分層加工、疊加成型來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。3D打印機*原理3D打印是添加劑制造技術的一種形式，在添加劑制造技術中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機相對于其他的添加劑制造技術而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備，功能上與激光成型技術一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術完全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。隨著這項技術的不斷進步，我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。說的簡單一點，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個東西“切“成無數(shù)疊加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后疊加到一起，成為一個立體物體。使用3D打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“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，軟件通過電腦輔助設計技術(CAD)完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。53D打印機*研究成果1、航模飛機據(jù)國外媒體報道，3D打印機曾用于制造一些機械零部件和小玩具，但是目前，美國弗吉尼亞大學工程系的研究人員采用最新的3D打印技術制造了一架無人飛機，機翼寬6.5英尺(約合1.9米)，巡航時速達到45英里(約合72千米)。這個飛機是由美國弗吉尼亞大學工程系學生研制的，它的機翼寬6.5英尺，是由打印零件裝配構成。今年8月和9月初，研究小組在弗吉尼亞州米爾頓機場附近進行了4次飛行測試，這是迄今第三架用于建造飛行的3D打印飛機，巡航速度可達到45英里/小時。美國弗吉尼亞大學工程師大衛(wèi)-舍弗爾稱，3D打印技術現(xiàn)已證實是應用于教導學生的一種寶貴工具。據(jù)悉，他和工程系學生史蒂芬-伊絲特和喬納森-圖曼共同建造這架3D飛機。舍弗爾稱，五年前為了設計建造一個塑料渦輪風扇發(fā)動機需要兩年時間，成本大約25萬美元。但是使用3D技術，我們設計和建造這架3D飛機僅用4個月時間，成本大約2000美元。這將創(chuàng)建一個前所未有的飛行教學平臺。2、神奇的超級3D打印機科學家研制了一款神奇的3D打印機，可用于未來行星登陸時建造基地的任務中。比如，未來在月球基地中生活的宇航員可以使用這款3D打印機，將月球上巖石或者特殊材料“打印”成所需要的工具。目前，研究人員演示了如何將月球巖石土壤作為3D打印機的原材料，其應用范圍幾乎可以將任何固體材料制造成所需的工具，可以允許未來的探險家建設外星球基地。3、骨骼3D打印技術美國研究人員利用3D打印機開發(fā)骨骼打印技術，造出類似骨骼的材料。研究人員說，它可被用于骨科、牙科治療或開發(fā)治療骨質(zhì)疏松癥藥物。華盛頓州立大學蘇斯米塔博斯帶領研究小組，耗費4年時間開發(fā)類骨骼物質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)，在生物陶瓷粉主要成分磷酸鈣中添加硅和氧化鋅可以使其強度提升一倍。磷酸鈣生物陶瓷材料是整形外科領域一類重要的骨修復材料，可模擬人體自然骨結構，適宜細胞和骨組織的長入。研究人員使用一部先前用于打印金屬材料的3D打印機制造類骨骼物質(zhì)。它在粉末層上噴出塑料黏合劑，粉末層厚度僅為一根頭發(fā)絲寬度的一半。粉末層層疊加，干燥后達到要求的支架厚度，然后在1250攝氏度下烘烤2小時。實驗室環(huán)境下的未成熟骨細胞生長測試顯示，支架上的骨細胞在移植一周內(nèi)開始生長。在兔子和老鼠身上的活體實驗同樣得到可喜效果。研究人員說，這種類骨骼物質(zhì)可被添加到受損自然骨上，當作支架材料，促使細胞和骨組織生長，而且這種類骨骼物質(zhì)可最終降解，沒有“明顯負面效果”。他們說，數(shù)年后，醫(yī)生可利用這一技術定做更換骨組織。3D打印只需在電腦上操作，非常方便。博斯在發(fā)表于牙科材料(Dental Materials)雜志的報告中寫道：“你可以把這種類骨骼生物陶瓷粉用作回填材料，它可以成為你在電腦上畫出的任何形狀。”“ 我們開發(fā)的是可控降解10至20年后，醫(yī)生可將這種骨支架用于與骨生長有關的治療，”博斯說，“比如頜骨固定或脊柱融合術?！睂?D打印技術引入骨骼制造并非博斯首創(chuàng)。2009年，瑞士研究人員復制出一名男子的拇指骨骼。德國夫瑯禾費界面工程與生物工程研究所研究人員把立體打印技術與雙光子聚合技術相結合，于今年開發(fā)出血管打印技術。打印時，打印機發(fā)出兩束強激光，焦點對準同一分子。這個分子同時吸收兩個光子，即所謂的雙光子聚合。經(jīng)過雙光子聚合的分子變成一個有彈性的固體，研究人員用它來制造高精度的彈性結構，也就是血管。abc4、3D打印建筑荷蘭阿姆斯特丹建筑大學的建筑設計師Janjaap Ruijssenaars最近設計了全球第一座3D打印建筑物“Landscape House”，而且特別模擬了奇特的莫比烏斯環(huán)。莫比烏斯環(huán)(Mbius strip/Mbius band)，是一種拓撲學結構，只有一個面(表面)和一個邊界，由德國數(shù)學家、天文學家莫比烏斯和約翰李斯丁1858年獨立發(fā)現(xiàn)。它可以用一個紙帶旋轉半圈再把兩端粘上之后輕而易舉地制作出來，本身具有很多奇妙的性質(zhì)。Ruijssenaars和數(shù)學家、藝術家Rinus Roelofs共同設計了這個項目，將會利用3D打印機逐塊打印出來，每一塊的尺寸都達到了69米，然后拼接成一個整體建筑，預計需要耗時一年半才能完成。和打印一般小東西不同，這次需要用到的3D打印機也十分龐大，是由意大利發(fā)明家Enrico Dini設計出來的“D-Shape”，可以使用砂礫層、無機粘結劑打印出一幢兩層小樓。盡管如此強大，讓它打印一座龐大的建筑也太難了，Dini因此建議只用它打印整體結構，外部則使用鋼纖維混凝土來填充。Ruijssenaars打算帶著這個項目參加歐洲大賽Europan。這項賽事在歐洲十五個國家每兩年舉辦一次，主要面向年輕的立體設計師，并為他們準備50個真實的場地來實現(xiàn)構想。5、3D打印胚胎干細胞據(jù)英國媒體報道，英國研究人員首次用3D打印機打印出胚胎干細胞，干細胞鮮活且保有發(fā)展為其他類型細胞能力。研究人員說，這種技術或可制造人體組織以測試藥物，制造器官，乃至直接在人體內(nèi)打印細胞。研究人員在5日出版的生物制造雜志發(fā)表論文說，檢測結果顯示，打印24小時后，95%以上細胞仍然存活，打印過程未殺死細胞;打印3天后，超過89%細胞存活，而且仍然維持多能性，即分化出多種細胞組織的潛能。胚胎干細胞3D打印機配備兩個“生物墨盒”，一個裝著浸在細胞培養(yǎng)基中的人體胚胎干細胞，另一個只有培養(yǎng)基。計算機控制微調(diào)閥噴出“墨水”，速度可通過改變噴口直徑實現(xiàn)精確控制。打印機上有顯微鏡顯示細胞打印情況。兩種“墨水”一層一層間隔噴灑，形成不同濃度細胞飛沫，最小飛沫體積僅2納升，包含大約5個細胞。飛沫被噴入有諸多凹孔的培養(yǎng)皿中，翻轉培養(yǎng)皿，飛沫形成懸液，在各凹孔內(nèi)“抱成團”。打印機可精確控制飛沫大小，使干細胞達到分化最佳狀態(tài)。6、3D打印房屋據(jù)國外媒體報道，英國倫敦的一家建筑企業(yè)Softkill Design率先提出了3D打印房屋的新概念原材料來自塑料，外觀像蜘蛛網(wǎng)。該企業(yè)表示，如果市場接受這種新概念3D打印房屋，今年夏天或可建造出首個實體房屋。設計成員之一的吉爾瑞特森表示，這項發(fā)明不僅對房屋建筑行業(yè)是一場革新，甚至還有望解決英國的住房危機。按照發(fā)明者的設計：將所有的組件制造好，需要三個星期的時間，裝配起來則僅需一天的功夫。這種房屋將用維可牢尼龍搭扣或類似按鈕的緊固件固定在一起，而這些在傳統(tǒng)建筑技術中則不需要。據(jù)悉，這一構想是2012年10月倫敦3D打印展上展出的一款打印房屋原型的延伸，原型以極具特色的纖維尼龍結構作為骨架，來代替實心的墻體。房屋組件采用激光燒結的生物塑料，在3D印刷廠中制造，這將會比用沙子或混凝土印制的質(zhì)量更好。纖維結構的厚度只有0.7毫米，用石頭打印是不可能的，因為沙子沒有足夠的結構強度和完整性。而在工廠環(huán)境中，則可以用到像塑料或金屬之類更高強度的材料。目前，建造這樣一座3D房屋的成本并未向外透露。但瑞特森表示，3D印刷業(yè)的蓬勃發(fā)展將會提升經(jīng)濟規(guī)模，這意味著在不久的將來，這樣的房屋可能因其經(jīng)濟性而在市場競爭中取得優(yōu)勢。7、3D打印汽車 地面和空中當快車道來自世界各地的汽車愛好者們密切關注MakerBot和GrabCAD公司的未來交通工具設計展，其中包括：汽車、摩托車、飛機和航天器。未來的運輸工具意味著一件事情任何人都能夠單獨駕駛。目前，這些交通工具模型都通過3D打印機打印制造出來，2040年將制造出實體模型。美國總統(tǒng)奧巴馬的國情演講中宣布，計劃建立3D打印中心，3D打印技術將逐步形成美國新興制造業(yè)。8、打印人工耳近日，美國康奈爾大學和威爾康奈爾醫(yī)學院的研究人員合作，利用三維(3D)打印技術和含有牛耳活細胞的凝膠造出一種新型人工耳，無論在外觀還是功能上，均可與真耳相媲美。相關論文在線發(fā)表于2月20日出版的PLOS ONE上。研究人員表示，通常的人工耳材料密度和泡沫聚苯乙烯差不多，質(zhì)感與真耳相差較大;如果用病人的肋骨組織以手術方式重塑外耳，不僅難度大，還給病人帶來很大痛苦，因此很難制成既美觀又實用的人造耳。為造出這種生物工程耳，研究人員先用快速旋轉3D相機拍攝數(shù)名兒童耳朵信息，輸入計算機形成3D圖像，然后按照圖像用3D打印機打出一個固體模子，并在其中注入一種高密度膠原蛋白凝膠，其中含有能生成軟骨的牛耳細胞。此后數(shù)周內(nèi)，軟骨逐漸增多并取代凝膠，3個月后軟骨會形成柔韌的外耳，替代最初用于塑形的膠原蛋白支架。9、打印頭骨最近，美國的一家醫(yī)院完成了一項非常大膽的手術：使用3D打印出人的頭骨，來替代患者原本高達 75% 已受損骨骼。這次手術在本周早些時候順利完成，使用了康涅狄格州牛津性能材料公司提供的原材料，目前患者的病情已穩(wěn)定。10.3D打印類生物組織材料英國研究人員2013年4月4日在科學雜志上發(fā)表報告說，他們利用特制3D打印機打印出類似生物組織的材料，這一成果將來有望應用在醫(yī)療領域。這篇報告由英國牛津大學的黑根貝利教授及其同事聯(lián)名發(fā)表。據(jù)介紹，他們利用3D打印機分層次噴出大量被脂類薄膜包裹的液滴，這些液滴形成網(wǎng)狀結構，構成特殊的新材料。研究人員說，這樣打印出來的材料其質(zhì)地與大腦和脂肪組織相似，可做出類似肌肉樣活動的折疊動作，且具備像神經(jīng)元那樣工作的通信網(wǎng)絡結構，可用于修復或增強衰竭的器官。由于這是合成材料，因此它還可避免一些用干細胞等方式制造活體組織而引發(fā)的問題。研究人員還說，常規(guī)的3D打印機無法打印這種新材料，實驗中他們使用的是一種特制3D打印機，目前這種打印機噴出的液滴直徑約50微米，有5個活體細胞那么大，但相信將來能夠將液滴尺寸縮小。11、最新動態(tài)世界首款3D打印汽車面世世界上第一款3D打印汽車面世，這次不是玩具，而是真正能開上馬路的汽車。 據(jù)連線雜志報道，Urbee 2是一款三輪的混合動力汽車，它的所有零部件都是3D打印出來的。正如Makerbot和Form 1正在重新定義制造業(yè)，Urbee正在致力于改變我們制造汽車的方式。這款汽車是Jim Kor和他的Kor Ecologic團隊頭腦風暴的產(chǎn)物，他們一直專注于研究未來的3D交通工具。他們在網(wǎng)站上展示了對于未來汽車的構想：“用最少的能耗開最遠的路程;把生產(chǎn)、使用、回收過程的污染降到最低;盡可能用汽車產(chǎn)地附近的原材料生產(chǎn)汽車”傳統(tǒng)的汽車制造是生產(chǎn)出各部分然后再組裝到一起，3D打印機能打印出單個的、一體式的汽車車身，再將其他部件填充進去。據(jù)稱，新版本3D汽車需要50個零部件左右，而一輛標準設計的汽車需要成百上千的零部件。Urbee的原型使用了asb塑料的熔融沉積建模(fuseddepositionmodelling)方法。車輛由大塊和許多個小塊組成。根據(jù)thewire的報道，544公斤的車輛話費了大約2500個小時來打印，原型車的造價約為5萬美金。12、用3D打印珠寶個性化，珠寶加工自是對此類需求最為迫切的行業(yè)之一，而3D打印所具備的優(yōu)勢正好可以平衡消費者需求與加工成本之間的矛盾加工成本與造型復雜程度完全無關。事實上在Shapeways上就有大量的設計師們對珠寶類目情有獨鐘(事實上最早加入的成員就已開始利用3D打印制造首飾)。13、4D打印技術我們都知道，4D就是在長、寬、高之外，另外加入了時間的維度，如果套用到打印技術上的話，指的就是你所打印出來的東西，可以依照你預先設定的程序，隨時間而改變形狀。2011年的TED大會中，MIT的自我組裝實驗室研究院Skylar Tibbits也向世人解釋了自我組裝構想與初步成果的呈現(xiàn)，只要將經(jīng)過特殊編碼的程序嵌入至元件之中，便能讓元件擁有可變形的重組特性。也許是預見到這種重組變形性質(zhì)的未來發(fā)展，Stratasys公司與自我組裝實驗室合作進行研究，期望將此種技術應用到3D打印機所打印出的模型上頭，且2013年終于有了重大的突破，由Stratasys開發(fā)出的一種尚未命名的新材料，因為它能夠跟水進行反應，故能夠加以編程而進行變形的機制，也因此Stratasys公司隆重稱之為下一代的3D打印技術。你或許會問，這東西到底有什么用?其實用途還蠻廣泛的，除了水以外，未來也可能開發(fā)出與光、熱或壓力進行反應的新材料，所以像是從IKEA買回的家具，你不用自己組合，放在燈光下，它就會慢慢變形成桌椅。地下水管線，遇到地震時，也可以依照受壓的部位來進行變形，減少管線破裂的危險，還有不用人力便能搭建的組合屋等等，而對于更精密的機器，則也可能夠透過更復雜的編碼程序，進行二次或三次的變形，就有如變形金剛般的科幻場景一般，但這項技術目前還處于研究階段，要達到足夠的實用性，的確還有一段很長的路要走。3D打印機*給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來的沖擊1. 3D打印技術的發(fā)展?jié)M足了消費者的需求，將導致工業(yè)制造模式的變化相比生產(chǎn)大規(guī)模標準化產(chǎn)品的模具制造，3D打印可以在一定約束下隨意生產(chǎn)制作個性化產(chǎn)品，可稱之為“大規(guī)模定制制造模式”，是以互聯(lián)網(wǎng)為支撐的智能化大規(guī)模定制的方式，或者是“分散生產(chǎn)，就地銷售”方式，標志著個性化消費時代的到來。從前，消費者都是在店里挑選、購買已經(jīng)生產(chǎn)好的商品，現(xiàn)在則可以根據(jù)各自的需求，在“3D打印店”定制，邊生產(chǎn)邊體驗，及時獲得自己喜歡的產(chǎn)品。2. 3D打印技術具備傳統(tǒng)模具制造沒有的獨特優(yōu)勢3D打印技術是不受產(chǎn)品結構和形狀的限制的，任何復雜的造型和結構，只要有CAD數(shù)據(jù)，都可以輕松完成，這樣就給個性化、定制化提供了可能性;而且使用3D打印技術，是不需要開模具的，實現(xiàn)了無?；圃欤墒剐庐a(chǎn)品研制的成本下降為傳統(tǒng)方式的1/3-1/5 ，周期縮短為1/5-1/10 。再加上3D打印設備大部分可以實現(xiàn)無人值守、24小時不間斷加工，也就為廠商節(jié)約了人工成本，提高了生產(chǎn)效率。3D打印的后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時間跨度，尤其適合一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領域。3D打印技術“打印”的產(chǎn)品是自然無縫連接的，一體成型，結構之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。3. 3D打印技術符合低碳環(huán)保的發(fā)展理念“第三次工業(yè)革命”概念的真正興起和全球化傳播，與全球可持續(xù)發(fā)展面臨的壓力息息相關。具體來說：一是至20世紀80年代，石油和其他化石能源的日漸枯竭，及隨之而來的全球氣候變化給人類的持續(xù)生存帶來了危機。二是化石燃料驅動的原有工業(yè)經(jīng)濟模式，不再能支撐全球的可持續(xù)發(fā)展，需要尋求一種使人類進入“后碳”時代的新模式。3D打印技術適逢其會，以綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保的全新姿態(tài)迅速得到了全球政府和機構的認可和信賴。3D打印采用的是加法式制造技術，區(qū)別與傳統(tǒng)的減法式、銑削式制造方式，基本上是生產(chǎn)多少重量的東西，所耗費的也就是同等重量的材料，因此所耗費的材料明顯減少;個性化定制以后也不產(chǎn)生產(chǎn)品庫存，可以在減少碳排放和原材料消耗的前提下，保持更高的生產(chǎn)效率。3D打印的原材料使用僅為傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的1/10，這在如今資源珍貴的時代無疑具備巨大優(yōu)勢。4. 3D打印能有效促進工業(yè)設計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而全球制造業(yè)未來的競爭在于高附加值的設計環(huán)節(jié)原先的制造業(yè)是生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)制約著研發(fā)設計環(huán)節(jié)，新產(chǎn)品的研制從一開始就需要考慮到最終能否被生產(chǎn)出來;而3D打印技術對于產(chǎn)品設計沒有限制，只要能設計得出來，完成CAD建模，任何結構和形狀都可以被生產(chǎn)出來，如此一來，工業(yè)設計方面的創(chuàng)意和能量將被無限釋放，誰具備突出的工業(yè)設計能力，誰就將成為未來全球制造業(yè)的領頭羊，創(chuàng)造高額利潤。中國制造業(yè)，如果還是停留在國外設計、國內(nèi)制造或者來料加工的階段，那么未來只能在低附加值的加工制造環(huán)節(jié)上苦苦掙扎，因此，中國政府和制造業(yè)的有識之士都已經(jīng)開始積極呼吁和大力傳播3D打印技術，國內(nèi)的工業(yè)設計教育和產(chǎn)業(yè)也得到了越來越多的關注和重視。3D打印機*發(fā)展瓶頸3D打印機帶來的變革不僅僅是正面的，還有負面的，不過不必太過擔心，人類的發(fā)展總是伴隨著雙刃寶劍披荊斬浪沖刺前進的。如果我們抱著全是消極的態(tài)度只“堵”不“疏”，那么社會與技術就不會發(fā)展，“人類一犯愁，上帝會發(fā)笑”，何必自我煩惱，先讓我們歷數(shù)這個制造利器所帶來的負面作用吧(按危害順序及目前技術上實現(xiàn)的可能性排列)。1. 安全隱患：前不久一個狂人的大膽想象用3D打印機去制造實踐，著實讓人大大捏了一把冷汗，槍械機件的數(shù)碼模型十分容易傳播的，也許一個.STL文件帶上U盤就能讓萬能制造機吞吐出極具殺傷性武器，這一點真希望3D打印機不要那么萬能啊。2. 盜版問題：萬能的拷貝和萬能的復制功能讓靠智慧吃飯的人士再次擔憂，從信息共享時代就吃盡苦頭的創(chuàng)作人士找了好久才摸索到了盈利機制，如今3D來了，新形勢下，人們再次將面臨新的版權問題,也許利好電子錢包的發(fā)展-因為彩色復印機解決不了的防偽問題，3D打印輕而易舉就“打印”實現(xiàn)了。3. 資源消耗增加，環(huán)境問題：環(huán)境保護者要特別頭痛了，在自由想像與創(chuàng)造欲望的驅動下，隨心所欲地涂鴉將帶來災難性的后果，耗材廠商要樂了，而模型設計軟件將分支出與結構優(yōu)化與耗材壓縮相關的數(shù)學模型，盡可能減少材料使用但能強化結構。4. 道德與倫理：2D平面時代，*、艷照已經(jīng)足夠令人恐慌，如今3D時代來臨，在港產(chǎn)3D情欲影片的引領下，人們更應當做好屏蔽與自我保護，偷透掃、*、平面照片直接轉為3D等高科技的民用化將讓人們防不勝防-透視掃描一個人體簡直就是秒殺，這不，前階段機場透視安檢引起的個人隱私問題已招人反對，應當憂慮，打印人像嫁接PS(Photoshop)不雅照成為網(wǎng)購熱賣，一個電子郵件就能傳播出一具具某明星臉的充氣娃娃做宅男閨蜜的現(xiàn)象出現(xiàn)。5. 設計海洋：創(chuàng)意疲勞將很快出現(xiàn)，信馬由韁積極濫造，前仆后繼地個性化展示反而讓人們有了新的審美需求，類似谷歌那樣的信息海洋指南必將出現(xiàn)，幫助人們搜尋出最實用符合要求的產(chǎn)品。某種程度的“審美倒退”其實是對優(yōu)秀設計有了更高需求-人們反而更加注重簡約性和實用性結合的設計，尤其功能與巧思絕妙結合設計的商品更能得到關注，人們愿意為此付錢。這與2D時代誰都能照相，但取材與視點絕對需要天賦，一個道理。6. 怪異變造人或人造人出現(xiàn)：*更加難辨、雌雄更加難分。醫(yī)學上往有益應用，比如像醫(yī)學修復、整形，骨植、義肢等等無疑能幫助人們擺脫疾病與殘疾的困擾。但邪惡的想象一定會讓人類生出惡魔的翅膀，打印出零件組合成功能模塊，結合核心驅動或智能芯片，鋼鐵俠絕不會是科幻影片主角。當優(yōu)秀自然的人種成為稀缺，星球變成阿凡達，人之發(fā)膚，受之父母，你愿意選擇哪種?7. 動物的浩劫，是進化還是毀滅?也許上面的第6點在人類方面有所收斂，但在動物身上一定變本加厲地出現(xiàn)，邪惡的動物變造-把動物變成人類，超越人類，人類社會若果進入猿人星球，是3D時代的生態(tài)?8. 打印食品，是更加可口富于營養(yǎng)還是破壞口味，這是蘿卜青菜各有所需的問題，反正大多數(shù)人是不會選擇吃打印成蟑螂、老鼠的美味食品。9. 果然是先有盾再有矛，白領痛恨的“打卡機”將掃進歷史垃圾，無論是掌紋、虹膜、眼底還是面部識別都將被3D打印這只“利矛”逐一破解。10. 藝術品收藏：先善意提醒各位，當贗品泛濫充斥時、真品就彌顯珍貴了，趁現(xiàn)在高位收藏還來得及。3D打印讓文物制造者有了更好的工具。舉例說：油畫耗材的出現(xiàn)，只要做油畫表面的精細掃描，輕易就能一比一打印出一件藝術品。有人也許從各種角度反駁，你應當考慮這種可能性，也許在某一個角落，就已經(jīng)有人已經(jīng)調(diào)好顏料，打算用電子商場買來的2D噴墨打印機逐層細打實現(xiàn)以上所設想的。3D打印機*廠商3D打印機*應用領域 3D 打印的應用范圍之廣超乎人們的想象，理論上說，幾乎只要存在的東西都可以通過3D 打印機復制出來。隨著技術的不斷成熟，3D 打印技術有望在以下幾個行業(yè)中得到廣泛使用：1、傳統(tǒng)制造業(yè)：3D 打印無論是在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統(tǒng)制造技術。3D打印技術本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。汽車行業(yè)在進行安全性測試等工作時，可以將一些非關鍵部件用3D 打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本。2、醫(yī)療行業(yè)：在外科手術中，3D 打印技術可為需要器官移植的患者“量身打造”所需器官，無需擔心排異反應。而打印一個人體心臟瓣膜，只需要價值10 美元的高分子材料。3、文物保護：博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復制品也能將藝術或文物的影響更多更遠的人。4、建筑設計行業(yè)：在建筑行業(yè)里，工程師和設計師們已經(jīng)逐漸開始使用3D 打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美，完全合乎設計者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。5、配件飾品行業(yè)：3D 打印技術很好地滿足了配件飾品消費者個性化多樣化的需求。目前國內(nèi)外已經(jīng)有一些公司開始為消費者提供個性化3D 打印服務。13D打印機*選購指南首先，3D打印速度：因供應商和實現(xiàn)技術的不同，“打印速度”的含義不盡相同。打印速度可能是指單個打印作業(yè)在Z軸方向打印一段有限距離所需的時間(例如，每小時在Z軸方向打印的英寸或毫米值)。擁有穩(wěn)定垂直構建速度的3D打印機通常采用這種表達方式。其垂直打印速度與打印部件的幾何形狀和(或)單個打印工作的部件數(shù)無關。垂直構建速度快、且因部件幾何形狀或打印部件數(shù)而產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生速度損失的3D打印機，是概念建模的首選。因為這類打印機能夠在最短時間內(nèi)快速生產(chǎn)大量替換部件。另一種描述打印速度的方式是打印一個具體部件或者具體體積所需的時間。采用此描述方法的打印技術通常適用于快速打印單個簡單的幾何部件，但遇到額外的部件被添加到打印作業(yè)中，或者正在打印的幾何形狀復雜性和(或)尺寸增加時，就會出現(xiàn)減速。由此產(chǎn)生的構建速度變慢，會導致決策過程的延長，削減個人3D打印機在概念建模方面的優(yōu)勢。然而，打印速度始終是越快越好，對概念建模應用而言更是如此。垂直構建速度不受打印數(shù)量和復雜度影響的3D打印機，是概念建模應用的首選，因為它們可以快速地大量打印不同的模型，用于同時進行比較，這就能加速和改善早期決策過程。根據(jù)快速成型設備制造商的不同，或者采用的3D打印技術的不同，3D打印速度的衡量標準是不同的。有些用來指示在Z軸方向上打印一定高度所需的時間(針對單次3D打印任務而言)，通常用英寸/小時、毫米/小時來表示。那些具備穩(wěn)定的垂直方向建造速度的3D打印機普遍喜歡采用這一技術參數(shù)，基本不受被打印物體的結構復雜程度和單次打印部件的數(shù)量的影響。這種3D打印機是手板模型3D打印的理想選擇，因為它們可以在有限的時間內(nèi)快速制作出數(shù)量可觀的、各種各樣的模型，方便設計溝通、討論和對比。另外一種衡量打印速度的技術參數(shù)是指打印特定物體或者特定的體積所需的時間。一些3D打印機可以快速打印單個的、簡單結構的物體，多采用這種指標。但是這種類型的3D打印機在遇到打印數(shù)量增加或者結構比較復雜的打印任務時，打印速度就會明顯下降，因此不適合用于打印速度要求較高的手板模型的快速成型。其次，3D打印成本/部件成本：部件成本通常表示為每單位體積的成本，如每立方英寸的成本或每立方厘米的成本。即使是同一臺3D打印機，打印單個零部件的成本也會因為幾何形狀的不同而相差很大，所以一定要了解供應商提供的部件成本是指某一特定部件，還是各類部件的平均值。根據(jù)您自己常用的典型零部件STL文件包來估算部件成本，往往更有助于決定您所期望的部件成本。為了準確地比較不同供應商聲稱的參數(shù)值，有必要了解下成本估算中包含什么、不包含什么。一些3D打印機廠商的部件成本只是指某特定數(shù)量打印材料的成本，而且這個數(shù)量僅僅是成品的測量體積。這種計算方法并不能充分體現(xiàn)真實的部件打印成本，因為它忽略了使用到的支撐材料、打印工藝產(chǎn)生的過程損耗及打印過程中使用的其他消耗品。各種3D打印機的材料使用率有顯著的差異，因此了解真實的材料消耗是準確比較打印成本的另一個關鍵因素。部分成本取決于3D打印機打印一組既定部件所消耗的材料總量和使用材料的價格。通常，使用粉末材料的3D打印技術，部件成本最低。廉價的石膏粉是基礎建模材料。未使用的粉末會不斷地在打印機中回收和再利用，因此其部件成本可以達到其他3D打印技術的三分之一到二分之一。有一類塑料部件技術僅使用一種消耗材料，既用于打印部件所需，也用于印刷過程中的支持需要。相比其他塑料部件技術，它通常使用較少的材料作為支撐材料，因此其產(chǎn)生稀疏的支撐結構，而且很容易被清理掉。大多數(shù)單材料3D打印機不會產(chǎn)生大量工藝廢料，這使其具有極高的材料性價比。另一類塑料部件技術需要使用專門的支撐材料，但材料售價不高。這類支撐材料需要在打印完成后通過融化、溶解或加壓噴水的方式清理。比起前者，這類技術往往使用大量的材料用于打印支撐結構?？扇芙獾闹尾牧闲枰邚姸?、腐蝕性化學物質(zhì)進行特殊處理和清潔措施。噴水清理方法需要進水口和排水口，為此您工作場所的預算成本可能要增加幾千元。這種處理采用勞動密集型方式，并可能導致精致的部件細節(jié)被損壞，因為噴水清理是通過加壓的方式清除支撐材料。此外，卡在凹槽處的支撐材料可能由于噴不到而無法清理干凈。能最快、最有效地清理支撐材料的，是采用蠟作為支撐材料的3D打印機，通過融化方式進行清理?？扇诨闹尾牧现恍枰慌_專門的整理烘箱就能進行快速、批量清潔，使用最少的勞動力，且不對物體表面施壓，故不會對脆弱的細節(jié)處造成損壞。即使是卡在凹槽內(nèi)的支撐材料也可以被清理掉，這就能順利打印復雜的幾何形狀，實現(xiàn)最大的設計自由。蠟支撐材料的清理不需要使用化學用品，且清理掉的蠟材料可以與普通垃圾放置在一起，無需特殊處理。 請注意：一些受歡迎的3D打印機在打印過程中會將昂貴的構建材料融入支持材料，共同進行支撐，這就增加了打印過程中消耗材料的總成本。這些打印機通常還會產(chǎn)生大量的過程損耗，因此在打印同一組部件的情況下，會比其他打印機使用更多的材料。即便使用同一臺3D打印機，由于受到成型件結構的影響，單個成型件所需的費用也是千差萬別，因此3D打印服務的報價經(jīng)常以典型物體打印價格或者平均水平的價格來呈現(xiàn)，也就不難理解了。如果需要對報價進行對比，可以提供您自己經(jīng)典樣件的一套STL數(shù)據(jù)讓供應商進行報價，并清楚地知道不同報價所包含和不包含的內(nèi)容，從而選擇性價比最高的供應商。有些供應商提供的報價只包含了成型件所需模型材料的費用，而不含支撐材料或者3D打印過程中產(chǎn)生的其他損耗的費用，這種報價不是真實的、最終的報價。不同的3D打印工藝的材料利用率差異很大，因此，實際的材料使用成本是衡量報價的另外一個重要參考。一些塑料件3D打印過程中需要同時消耗材料制作模型和支撐，支撐是一些稀疏的、用于支持成型的結構，可以通過后處理輕松去除。相比其他塑料件成型工藝，3D打印的方式所使用的材料相對較少，浪費也較少，因此材料利用率更高，成本更低。還有一些塑料件3D打印工藝會損耗大量的支撐材料，因此往往采用不同性能的模型材料和支撐材料，支撐材料相對價格更低一些。去除支撐的方式有融化、溶解、水壓破除等，可能會用到強烈的腐蝕性化學品，要求特殊的處理方式和預防措施。水壓破除的方式要求有水源和排水渠，無疑會增加場地建設費用，而且這種支撐去除方法對人工勞動要求比較多，還容易造成精細部件損壞或者支撐無法去除干凈的問題。最快、最有效的支撐去除方法是融化蠟質(zhì)的支撐，在特殊的后處理烤爐的幫助下，蠟質(zhì)支撐可以快速融化并被輕易去除，深藏在成型件內(nèi)部凹陷處的支撐也不在話下，而不會對成型件的細節(jié)與復雜結構產(chǎn)生損害;去除蠟質(zhì)支撐不需要化學品，融化出來的支撐材料可以視作普通垃圾，不需要特殊處理。警惕那些在成型過程中使用高價的模型材料制作支撐的3D打印機，因為它們會大幅增加整體打印成本。成型同樣體積的樣件，它們所需要的材料和損耗的材料明顯更多。第三，3D打印機細節(jié)分辨率：3D打印機提供的最令人費解的指標之一是“分辨率”，應謹慎使用。分辨率可能寫成每英寸點數(shù)(DPI)、z軸層厚、像素尺寸、束斑大小和噴嘴直徑等等。盡管這些參數(shù)有助于比較同一類3D打印機的分辨率，但是很難用來比較不同的3D打印技術。最好的比較策略是親自用眼睛去鑒定不同技術打印出來的部件成品。查看鋒利的邊緣和拐角清晰度、最小細節(jié)尺寸、側壁質(zhì)量和表面光滑度。使用數(shù)字顯微鏡會有助于部件成品的鑒定，因為這種廉價設備可放大并拍攝微小的細節(jié)便于比較。對3D打印機進行鑒定測試時，至關重要的是打印部件能準確地呈現(xiàn)設計效果。根據(jù)鑒定測試方式，對最小細節(jié)質(zhì)量進行妥協(xié)，降低測試結果的準確度。 簡單舉例，分辨率的表述有DPI (dots per inch，每英寸的像素點)，Z軸方向層厚，像素大小，射束點大小，點直徑等。在同類3D打印機對比時，這種表述可能有幫助，但是如果用來考量多種3D打印技術則不太適用。其實，最好的對比方式是目視檢查不同3D打印技術的樣件，尋找是否存在剃刀般鋒利的邊緣、清晰的角、最小的特征尺寸、薄壁件質(zhì)量和表面光潔度。采用一臺便宜的數(shù)字顯微鏡來檢查很有效，顯微鏡能夠放大細節(jié)特征用于對比。在3D打印功能測試模型時，成型件能夠如實精確地反映設計特征是關鍵性因素，如果成型件精確度或分辨率不夠，有些功能測試的結果的準確性也會隨之降低。第四，3D打印精度：3D打印通過層層疊加的方式制造部件，將材料從一種形式處理成另一種形式，從而創(chuàng)造出打印部件。處理過程中可能會出現(xiàn)變數(shù)，如材料收縮在打印過程中，必須進行補償以確保最終部件的準確度。粉末材料的3D打印機通常使用粘合劑，打印過程中擁有最小的收縮變形度，因而成品準確度往往較高。塑料3D打印技術一般通過加熱、紫外線光或二者共用來處理打印材料，這就增加了影響準確度的風險因素。其他影響3D打印準確度的因素還包括部件尺寸和幾何形狀。有些3D打印機提供不同程度的打印準備工具，可以為特定的幾何形狀細調(diào)準確度。制造商宣稱的準確度一般是指特定測試部件的測量值，實際情況會因部件的幾何形狀而有所不同，所以有必要先確定您應用領域的準確度要求，然后使用該應用涉及的幾何形狀進行測試打印。使用粉末材料的3D打印機所使用的粘合劑，通常不易收縮變形，因此成型精度一般比較高。塑料件3D打印技術通常使用熱源或者/與UV光來處理打印材料使之成型，這一過程產(chǎn)生的額外變數(shù)會影響成