3D打印技術(shù)導(dǎo)論

3D打印技術(shù)引言3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“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。3。打印的確更適合一些小規(guī)模制造，尤其是高端的定制化產(chǎn)品，比如汽車零部件制造。雖然主要材料還是塑料，但未來金屬材料肯定會被運(yùn)用到3D打印中來，”克倫普說，3D打印技術(shù)先后進(jìn)入了牙醫(yī)、珠寶、醫(yī)療行業(yè)，未來可應(yīng)用的范圍會越來越廣。［112014年11月末，3D打印技術(shù)被《時代》周刊為2014年25項(xiàng)年度最佳發(fā)明。對消費(fèi)者和企業(yè)而言，這是個福音。僅在過去一年中，中學(xué)生們 3。打印了用于物理課實(shí)驗(yàn)的火車車廂，科學(xué)家們 3D打印了人類器官組織，通用電氣公司則使用 3D打印技術(shù)改進(jìn)了其噴氣引擎的效率。美國三維系統(tǒng)公司的 3。打印機(jī)能打印糖果和樂器等，該公司首席執(zhí)行官阿維賴興塔爾說：這的確是一種巧奪天工的技術(shù)。打印過程編輯三維設(shè)計(jì)英國工程師“打印”出無人飛機(jī)［8］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 ，丁1文件格式。一個，丁1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或者甲日1文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。［6］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)打出的截面的厚度以及平面方向即 X-Y方向的分辨率是以像素每英寸或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為 100微米，即0.1毫米，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個微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天， 根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。 而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。 一個桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。完成打印三維打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法： 先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技術(shù)可以同時使用多種材料進(jìn)行打印。 有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西 （如可溶的東西）作為支撐物。限制因素編輯材料的限制雖然高端工業(yè)印刷可以實(shí)現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印， 但無法實(shí)現(xiàn)打印胚胎干細(xì)胞。打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。 另外，打印機(jī)也還沒有達(dá)到成熟的水平， 無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但除非這些進(jìn)展達(dá)到成熟并有效，否則材料依然會是3。打印的一大障礙。機(jī)器的限制3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機(jī)能上已經(jīng)獲得了一定的水平，幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來，但是那些運(yùn)動的物體和它們的清晰度就難 以實(shí)現(xiàn)了。這個困難對于制造商來說也許是可以解決的，但是 3D打印技術(shù)想要進(jìn)入普通家庭，每個人都能隨意打印想要的東西，那么機(jī)器的限制就必須得到解決才行。知識產(chǎn)權(quán)的憂慮在過去的幾十年里，音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。 3D打印技術(shù)也會涉及到這一問題，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的很多東西都會得到更加廣泛的傳播。 人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。如何制定 3D打印的法律法規(guī)用來保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象?；ㄙM(fèi)的承擔(dān)3D打印技術(shù)需要承擔(dān)的花費(fèi)是高昂的。 第一臺3D打印機(jī)的售價為1萬5。如果想要普及到大眾，降價是必須的，但又會與成本形成沖突。每一種新技術(shù)誕生初期都會面臨著這些類似的障礙，但相信找到合理的解決方案 3D打印技術(shù)的發(fā)展將會更加迅速，就如同任何渲染軟件一樣，不斷地更新才能達(dá)到最終的完最新技術(shù)2014年8月24日，上海，10幢3D打印建筑在上海張江高新青浦園區(qū)內(nèi)交付使用，作為當(dāng)?shù)貏舆w工程的辦公用房。這些“打印”出來的建筑墻體是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照電腦設(shè)計(jì)的圖紙和方案，經(jīng)一臺大型的 3。打印機(jī)層層疊加噴繪而成，10幢小屋的建筑過程僅花費(fèi)24小時。房子不大，最高不過兩層，面積也就十來個平方，上上下下看不到一片磚瓦，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。墻體是用一種特殊的“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，這是他們眼下的最高機(jī)密。不過他卻大方地展示了現(xiàn)場打印拍攝的視頻片段， 只見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。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。整個打印過程，只需要一張圖紙、一臺電腦、就地