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                  3D打印
                  發布:2016-05-23 來源:《寥廓》 瀏覽:11190

                         所謂3D打印(英語:3Dprinting)是指:屬于快速成形技術的一種,它是一種數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術(即積層造形法")。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,現正逐漸用于一些產品的直接制造,特別是一些高價值應用(比如欖關節或牙齒,或一些飛機零部件)已經有使用這種技術打印而成的零部件,意味著"3D打印這項技術的普及。

                         3D打印技術發展過程

                         3D打印技術也稱增材制造技術,過去20年,制造商已在悄尤聲息地使用這種技術制造產品模型和原型。1986年,查爾斯·赫爾發明了第一臺商用3D打印機,并通過他的3D系統公司銷售。這款打印機采用激光光固化技術,該技術依靠的是紫外激光器,在該激光器的照射范圍內,液態光敏樹脂材料將會固化。但直到2010年,更多的人才開始慢慢了解這種技術。當然,這跟美國政府的資助以及新的商業公司的聯合推動有密切關系。首先,奧巴馬政府2012年撥款3000萬美元,籌建美國國家增材制造創新研究所,以幫助重振美國的制造業。作為大學與企業的聯合組織,該所旨在進一步研發3D打印技術,將其快速應用于制造業。其次,一批新崛起的公司使3D打印的概念在所謂的自造者運動中流行起來。這些公司中有很多都提供3D打印服務,或者銷售相對便宜的3D打印機,只需數百美元即可購得一臺。

                         投資回報率低。3D打印的投資大,而投資回報率低,這對企業來說是首當其沖的大問題。核心設備貴,即3D打印機的投資大,耗材貴,即3D打印的塑料顆粒和金屬粉末成本高昂。相對了普通鋁材約30人民幣一公斤的價格,3D打印用的鋁粉價格高達135歐元(約1000人民幣)一公斤,價格上,3D打印要說愛你不容易。

                         精度。這是一個老生常談的問題。3D打印現在的精度并不適合制造大部分的高端工業品,不能獨立制造高端工業品,直接導致3D打印的工業附加值較低。材料的種類和性能。盡管現在已有兒百種材料能夠被3D打印,但是高溫塑料和一部分常用金屬依舊不能被打印。尤其金屬由于熱處理的問題,很容易出現打印后變性的問題,現場EOS的代表提出的比如invar,就不能被打印,而這個材料在航空發動機中卻是相當重要的材料。

                         機械設計的限制。因為3D打印給機械設計帶來的無限可能,很多工業品都應當被重新設計優化,但是這個就涉及到上游設計領域的大變革。傳統CAD軟件需要被顛覆,傳統結構設計,應當topology優化方向發展,但是這些都是還沒有成形的體系的。

                         此外,3D打印并非想怎么做就能怎么做的,EOS的代表就指出,有一些設計就是不可能被打印出來的。比如當選用SLS技術時,完全空心的塑料球。此外,一位模具制造商還提問能否實現金屬和朔料的混合制造,這個也依舊是一個挑戰。

                         打印件后處理。在現在的打印技術下,成品打印件的表面,塑料件只能說尚可,卻不能說光滑,金屬件則完全坑坑洼洼,可能還不如鑄件光滑,所以必要的打磨和清理都是必要的。但當打磨變成一種必要的時候,就難逃人力成本和時間成本,3D打印也就不那么智能和方便。質量監管。3D打印產品的質扯監管可能不同于傳統產品,而我們對這一領域的了解不足,也沒有現成的體系和標準可以實施,而這個對于航空業尤其重要。

                         3D打印的未來

                         1.醫療行業最近,一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染,因此換上了由3D打印機”打印”出來的下顆骨,這是世界上首位使用3D打印產品做人體骨骼的案例。

                         2.科學研究美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描,利用3D打印技術做出了適合研究的3D模型,不但保留了原化石所有的

                  外在特征,同時還做了比例縮減,更適合研究。

                         3.產品原型一比如微軟的3D模型打印車間,在產品設計出來之后,通過3D打印機打印出來模型,能夠讓設計制造部門更好的改良產品,打造出更出色的產品。

                         4.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。最近史密森尼博物館就因為原始的托馬斯·杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽,所以博物館用了一個巨大的3D打印替代品放在了原來雕塑的位置。

                         5.建筑設計在建筑業里,工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印的建筑模型,這種方法快速、成本低、環保,同時制作精美,完全合乎設計者的要求,同時又能節省大最材料。

                         6.制造業一制造業也需要很多3D打印產品,因為3D打印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統制造好很多。而3D打印技術本身非常適合大規模生產,所以制造業利用3D技術能帶來很多好處,甚至連質量控制都不再是個問題。

                         7.食品產業

                         沒錯,就是打印食品,研究人員已經開始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來,很多看起來一模一樣的視頻都是打印來的。當然,到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。

                         8.汽車制造業

                         不是說你的車是3D打印機打印出來的(當然或許有一天這也有可能),而是說汽車行業在進行安全性測試等工作時,會將一些非關鍵部件用3D打印的產品替代,在追求效率的同時降低成本。

                         9.配件、飾品

                         這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆簡,還是有你半身浮雕的手機外殼,抑或是你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指,都有可能是通過3D打印機打印出來的。甚至不用等到未來,現在就可以實現。

                         3D打印機的幫助下,人們可以在幾小時內完成原型制作,但一種全新的3D打印工藝可以大大提升這個速度,把數小時的打印時間縮短為僅僅幾分鐘。

                         UNC-ChapelHill的研究人員在《科學》(Science)雜志上介紹了這種名為CLIP的新工藝,將其描述為連續液態界面生產。他們表示,3D打印有兩個非常令人惱火的不足之處:一是要等待好兒個小時才能完成制作,二是打印出來的東西表面很粗糙,而這個新方法可以大大改進這兩個方面。CLIP可以在相對很短的時間里打印出順滑的復雜物品,而且可以使用更多的材料來打印物品。這種新工藝大大提升了打印速度。CLIP的發明者說,它打印物品的速度是老式3D打印方法的25100倍。CLIP正在申請專利,研究人員也正在一家名為Carbon3D的初創公司中研制采用這項工藝的設備。該公司計劃在今年年底前生產出CLIP打印機的商用版。目前我們尚不知道它的價格和技術規格,但我們預計,第一批Carbon3D設備的客戶會是那些亟需高品質快速原型制作設備的創業公司和研究機構。總而言之,Carbon3D錢景非常看好。

                                                                                                                                         一《寥廓》編輯部整理

                   


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