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?3D打印技術(shù)概況

3D打印,即快速成型技術(shù)的一種,其工作原理與普通打印機基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的原材料。具體工作過(guò)程:先通過(guò)計算機建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面,即切片,然后指導打印機逐層打印。打印機通過(guò)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(lái),再將各層截面以各種方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)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。

3D打印存在著(zhù)許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構建創(chuàng )建部件。

類(lèi)型

累積技術(shù)

基本材料

擠壓

熔融沉積式

熱塑性塑料,共晶系統金屬、可食用材料

線(xiàn)

電子束成形制造

幾乎任何合金

粒狀

直接金屬激光燒結

幾乎任何合金

電子束熔化成型

鈦合金

選擇性激光熔化

鈦合金,鈷鉻合金,不銹鋼,鋁

選擇性熱燒結

熱塑性粉末

選擇性激光燒結

熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末

粉末噴頭

石膏3D打印

石膏

層壓

分層實(shí)體制造

紙、金屬膜、塑料薄膜

光聚合

立體平板印刷

光硬化樹(shù)脂

數字光處理

光硬化樹(shù)脂[6]

幾大限制:

1、材料的限制

打印機也還沒(méi)有達到成熟的水平,無(wú)法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。目前打印機支持的材料基本為合金粉末、陶瓷、塑料等。

2、機器的限制

3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平,但是那些運動(dòng)的物體和它們的清晰度就難以實(shí)現了。

3、工藝的限制

例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機部件,需要依靠事先制作好的高強度原材料塊經(jīng)過(guò)精密的數控機打磨出來(lái)質(zhì)量才可靠,而且材料本身就很堅固,所以能勝任高強度的環(huán)境下工作。如果靠打印,融化后一層層的疊上來(lái),就只能看而不能使用。

4、軟件的問(wèn)題

不同的3D打印設備的構造是不同的,這就需要軟件的重新開(kāi)發(fā),目前尚不能實(shí)現3D打印軟件的標準化。

產(chǎn)業(yè)現狀:在規模上,2013年全球3D打印市場(chǎng)規模大概接近40億美金,美國大概15億美金,歐洲大概10億美金,國內大概3億美金。一年內規模大概增長(cháng)了一倍。

就目前而言,3D打印很難進(jìn)入傳統的如模具生產(chǎn)加工、通用型零部件等批量生產(chǎn)的制造業(yè)領(lǐng)域,主要因為3D打印生產(chǎn)1件和生產(chǎn)1萬(wàn)件的成本單價(jià)基本接近,且其耗費時(shí)間較長(cháng)。而在非批量的、精密的、尖端的產(chǎn)品制造中其前景較大,比如航空航天、醫療器械等領(lǐng)域,打造的材料基本為鈦合金,鋁鋰合金,超高強度鋼,高溫合金等,這些材料基本都具有強度高,化學(xué)性質(zhì)穩定,不易成型加工,傳統加工工藝成本高昂的特點(diǎn)。目前,我國是除美國以外第二個(gè)能夠利用3D打印技術(shù)制造飛機零件的國家。

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