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3D打印科普小知識(shí)

發(fā)表時(shí)間:2019-08-06?????責(zé)任編輯:極光爾沃

  3D打印的發(fā)展歷史悠久

,早在1981年的時(shí)候
,3D打印這個(gè)新概念已經(jīng)面世
,不過打印的產(chǎn)品價(jià)格不菲
,人們開始嘗試用這個(gè)方式生產(chǎn)制造。但是三十年后
,到了今天,3D打印才算是迎來了真正的春天?div id="jfovm50" class="index-wrap">,F(xiàn)在3D打印的精度
、速度以及材料應(yīng)用才實(shí)現(xiàn)突破
。有專家表示
,預(yù)計(jì)兩年后,3D打印能為很多傳統(tǒng)制造業(yè)提供轉(zhuǎn)型加工方式
,給大家提供低成本的快速加工
,也能滿足大家定制化的需求。

  

  1. 3D打印的多領(lǐng)域應(yīng)用

  3D打印的應(yīng)用越來越廣泛

,涵蓋教育、文化
、醫(yī)療
、機(jī)械
、電子、航天航空
、軍事等等。

  2. 傳統(tǒng)制造與3D打印的異同

  以鏤空設(shè)計(jì)的球?yàn)槔?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">,表面有十幾朵花

,如果用傳統(tǒng)的機(jī)械加工十分麻煩
,必須逐個(gè)修改花紋
。而選用3D打印的話,就沒有浪費(fèi)材料
,所以它還有一個(gè)名字叫增材制造,意思是采用材料逐漸累加的方法
,制造實(shí)體零件

  傳統(tǒng)方式是先做好胚

,再弄掉多余的材料
,留下來的材料就是需要的形狀。如果檢查到問題
,需要再開模具修改;而3D打印是用一點(diǎn)一點(diǎn)材料堆積,你可以迅速見到成品

  3. 3D打印的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

  3D打印技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)

。3D打印需要用到的其實(shí)不是實(shí)物
,而是數(shù)字模型
。假如你想把眼前的實(shí)物用3D打印出來,那么
,你必須通電腦建模
,或者用3D掃描儀,將實(shí)物數(shù)字化
,即3D模型,最快十五分鐘就可以打印出東西
。目前3D打印技術(shù)分為FDM
、DLP/SLA
、SLS

  FDM 熔融堆積成型工藝

  FDM 技術(shù)相比DLP和SLS技術(shù)來說比較簡單

,因此受眾群體多,也比較容易走進(jìn)家庭
。利用熱塑性材料受到擠壓成為半熔融狀態(tài)的細(xì)絲,由沉積在層層堆?div id="m50uktp" class="box-center"> ;A(chǔ)上的方式
,從3D CAD資料直接建構(gòu)原型
。FDM技術(shù)的優(yōu)勢在于機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單
,設(shè)計(jì)容易,制造成本
、維護(hù)成本和材料成本低,對環(huán)境無污染
,因此FDM也是在家用的桌面級3D打印機(jī)中使用得最多的技術(shù)
。是相對傳統(tǒng)的打印方式
,不用激光
,成本較低,不過精度不高
,打印速度非常慢。這是大家最容易接觸到的方式
,一般用在教育市場

  

  SLS立激光燒結(jié)成型工藝

  SLS 是用相對高科技的粉末

,在激光照射高溫條件下粉末融化
。在工作臺(tái)上鋪上一層薄粉,激光束在該層截面上掃描
,使溫度升至融化點(diǎn)
,從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)粘合,不斷重復(fù)鋪粉
、燒結(jié),并打磨
、烘干處理
,直至模型成型
。其實(shí)3D打印就是一遍又一遍的2D打印
,如果你把一個(gè)物體切得很薄,你會(huì)發(fā)現(xiàn)每一片都是一個(gè)形狀
,如果把所有形狀合在一起,得到了一個(gè)三維結(jié)構(gòu)物體
。所以我們用激光的方式畫出圖形。SLS成型件對環(huán)境(溫度
、濕度和化學(xué)腐蝕)的抵抗能力類似于熱塑性材料;而SLA 成型件的抵抗能力則比較差,例如
,用環(huán)氧基樹脂成型的SLA工件易被濕氣和化學(xué)品侵蝕
,在38℃以上的環(huán)境中會(huì)軟化而翹曲變形
,但成型精度較高

  SLA立體光固化成型工藝

  SLA是一種光固化的技術(shù),目前在中國相對比較發(fā)達(dá)

。“立體光固化成型”
,是激光束在液態(tài)樹脂表面勾畫出物體的第一層形狀
,然后制作平臺(tái)下降一定的距離(0.05-0.025mm之間)
,再讓固化層浸入液態(tài)樹脂中
,如此反復(fù)。使用的樹脂是光敏樹脂
,激光束照射后會(huì)形成固態(tài),成型模型速度快,精度高

  DLP立體光固化成型工藝

  DLP數(shù)字光處理

,被稱為激光成型技術(shù)
。DLP 3D打印技術(shù)同SLA3D打印成型技術(shù)有諸多相似之處
。如果把生產(chǎn)比喻成用鉛筆畫一個(gè)圓,那 SLA 的技術(shù)相當(dāng)于一層一層地描繪
,而 DLP 相當(dāng)于直接蓋印章。我們所追求的量產(chǎn)化有兩點(diǎn)是非常重要的
,一是效率
,二是材料成本
。有一種3D打印機(jī)可以做到比傳統(tǒng)制造快百倍的打印速度
,即連面技術(shù),目前深圳一家光棱科技已經(jīng)研發(fā)出
。一個(gè)鏤空的球用傳統(tǒng)FDM 3D打印打印要2-5個(gè)小時(shí),最快也要1一個(gè)小時(shí)
,而用最新連面技術(shù)打印只需要10分鐘左右
,打印速度令人驚嘆
,這款3D打印一旦面市
,對傳統(tǒng)工藝的沖擊還是很大的。

  

  4. 3D打印對制造業(yè)和傳統(tǒng)工藝的影響

  3D打印能釋放無窮想象力

,將很多以往的虛擬構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí),包括如下:

  1)定制化

  以牙科為例

,每個(gè)人的牙齒是不一樣的
,但3D打印能解決定制化生產(chǎn)與批量生產(chǎn)之間的矛盾
,批量生產(chǎn)定制化的種植牙
、牙套等等。

  2)實(shí)時(shí)

  因?yàn)?D打印的速度快

,設(shè)計(jì)師上午設(shè)計(jì)一版產(chǎn)品,中午就能讓領(lǐng)導(dǎo)看到成品
,下午六點(diǎn)再設(shè)計(jì)一版
,第二天早晨又能看到成品
,極大地加速了新產(chǎn)品的開發(fā)速度
。如果不是特別復(fù)雜
,3D打印3小時(shí)可以出成品,而傳統(tǒng)打樣每次都要4-6周的時(shí)間
,所以也提升了工業(yè)設(shè)計(jì)的整體速度。

  3)無污染

  由于生產(chǎn)的原材料都是環(huán)保的

,所以整個(gè)生產(chǎn)流程也就是無污染生產(chǎn)
。既無廢氣廢水污染
,也沒有邊角料浪費(fèi)

  4)數(shù)據(jù)化

  當(dāng)數(shù)字化牙科發(fā)展成熟后,對醫(yī)生的技術(shù)要求就大大降低

。病人在醫(yī)院里只需要用儀器掃描兩分鐘,就能知道牙齒所有問題的原因以及解決方案

  3D技術(shù)讓醫(yī)生們得到更直觀的訓(xùn)練參考

  另外

,3D打印還能做牙齒矯形
,打印個(gè)性化定制的透明牙套
。究竟整形的時(shí)候,牙齒的移動(dòng)方向是往左還是往前?移動(dòng)多少毫米?以往的牙科手術(shù)單純依靠醫(yī)生的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)
,而數(shù)字化牙科增加了手術(shù)的穩(wěn)定性
,并降低了醫(yī)生的技術(shù)門檻

  5)快速

  與傳統(tǒng)工業(yè)工藝相比,3D打印不需要人力

、運(yùn)輸?shù)惹捌跍?zhǔn)備,僅需要機(jī)器和原料
,就能快速投入生產(chǎn)

  6)自動(dòng)化

  可以說虛擬想象與實(shí)物之間只差了一臺(tái)3D打印機(jī)。3D打印的一鍵生產(chǎn)省去了很多人力成本和人為失誤

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