1樓:數學題的春天
3d列印bai
的技術原理及實現——常見的
du印表機是二zhi維列印,即在計算dao機控制下,通專過兩個互相垂直的方向運屬動列印出一個平面圖形。而「3d列印」中,「3d」就是「三維」的意思,直譯為「立體列印」。就像切麵包片一樣,任何一個物體都可以被切割為很多塊具有一定厚度(很薄)的平面(例如麵包片)。
於是可以反過來想象,先將這個物體的很多個具有一定厚度的薄層按順序製作出來,然後就像把單獨製作的麵包片按順序重新組合變成麵包一樣,這個物體就被製造出來了。這就是「3d列印」的工作原理。先用計算機軟體將那個要被我們製作的物體(立體)「寫成」由很多薄層(平面)組成的疊加程式,然後把這個軟體拿來控制一個經過改造的「印表機」,把材料製成符合要求的各種平面,將這些薄平面按次序層層建造,疊加起來,這個物體就被造出來了。
3d列印技術是如何理解的
2樓:山東萬通汽車學院
3d列印是添劑製造技術的一種形式,在新增劑製造技術中三維物件是通過連續的物理層建立出來的。3d印表機相對於其他的新增劑製造技術而言,具有速度快,**便宜,高易用性等優點。
3d印表機就是可以「列印」出真實3d物體的一種裝置,功能上與鐳射成型技術一樣,採用分層加工、迭加成形,即通過逐層增加材料來生成3d實體,與傳統的去除材料加工技術完全不同。稱之為「印表機」是參照了其技術原理,因為分層加工的過程與噴墨列印十分相似。隨著這項技術的不斷進步,我們已經能夠生產出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3d模型。
說的簡單一點,3d列印是斷層掃描的逆過程,斷層掃描是把某個東西「切「成無數疊加的片,3d列印就是一片一片的列印,然後疊加到一起,成為一個立體物體。
3樓:匿名使用者
維基百科上的解釋:「這是快速成形技術的一種,它運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過一層又一層的多層列印方式,來構造零物件。模具製造、工業設計常將此技術用於建造模型,現在正向產品製造的方向發展,形成「直接數字化製造」。
在一些**值應用中(比如髖關節或牙齒,或一些飛機零部件)也已經有列印而成的零部件出現。」
簡單來說,3d列印,就是在普通的二維列印的基礎上再加一維。印表機先像普通列印一樣在一個平面上將塑料、金屬等粉末狀材料列印出一層,然後在將這些可黏合的列印層一層一層的粘起來。通過每一層不同的「圖形」的累積,最後就形成了一個三維物體。
就像蓋房子一樣,磚塊是一層一層的,但累積起來後,就成一個立體的房子了。
3d列印技術是什麼。確切的說,3d列印是一種以金屬或者塑料等粘合劑作為列印材料,以數字模型為基礎進行逐層列印的一種技術。通過電腦與3d印表機連線起來便可以將繪製的圖紙列印出模型的一種手段。
如今這一技術在多個領域得到應用,人們用它來製造服裝、建築模型、汽車、巧克力甜品等。
3d列印技術的優點
3d列印與傳統的通過模具生產有很大的不同,3d列印最大的優點是無需機械加工或任何模具,就能直接從計算機圖形資料中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產品的研製週期,提高生產率和降低生產成本。同時,3d列印還能夠列印出一些傳統生產技術無法製造出的外型,同時,3d列印技術還能夠簡化整個生產流程,具有快速有效的特點。
3d列印技術的運用領域
目前,3d列印主要運用於傳統製造業、醫療行業、文物保護行業、建築設計行業和配件飾品行業,而且在這些行業中已經運用的比較廣泛,在醫療行業中,3d列印還可以為器官移植患者量身打造所需器官,當然,列印人體器官需要特殊的高分子材料,才能做到不對人體排異!
3d列印技術過程原理
每一層的列印過程分為兩步,首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴散。然後是噴灑一層均勻的粉末,粉末遇到膠水會迅速固化黏結,而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下,實體模型將會被「列印」成型,列印完畢後只要掃除鬆散的粉末即可「刨」出模型,而剩餘粉末還可迴圈利用。
列印耗材由傳統的墨水、紙張轉變為膠水、粉末,當然膠水和粉末都是經過處理的特殊材料,不僅對固化反應速度有要求,對於模型強度以及「列印」解析度都有直接影響。3d列印技術能夠實現600dpi解析度,每層厚度只有0.01毫米,即使模型表面有文字或**也能夠清晰列印。
受到噴列印原理的限制,列印速度勢必不會很快,較先進的產品可以實現每小時25毫米高度的垂直速率,相比早期產品有10倍提升,而且可以利用有色膠水實現彩色列印,色彩深度高達24位。
由於列印精度高,列印出的模型品質自然不錯。除了可以表現出外形曲線上的設計,結構以及運動部件也不在話下。如果用來印表機械裝配圖,齒輪、軸承、拉桿等都可以正常活動,而腔體、溝槽等形態特徵位置準確,甚至可以滿足裝配要求,列印出的實體還可通過打磨、鑽孔、電鍍等方式進一步加工。
同時粉末材料不限於砂型材料,還有彈性伸縮、高效能複合、熔模鑄造等其它材料可供選擇。
第一次接觸
一種利用太陽能將沙子融化並列印出固體物品的機器solar sinter。這種機器「列印」出來的作品看似粗糙,但實際上它已經是一個很超前的玩意了——它使用的材料是沙子,能量則是太陽能。換句話說,使用這種機器,你甚至可以在沙漠中輕鬆造出一座城。
但實際上,3d列印的概念在上個世紀 80 年代就出現了。1995 年 mit 創造了了「3d列印」這個名詞,隨後3d列印便開始在實驗室萌芽。然後慢慢的,3d 技術開始運用在醫療模型、建築模型等行業,被應用在更廣泛的領域。
3d 印表機普及,走向現實
3d技術開始越來越靠近人們的生活,3d印表機也越來越平民化。原來的 3d印表機非常龐大,基本上都只存在於大醫院、研究機構以及相關企業中。購買這樣的機器不僅要花幾十幾百萬,而且列印材料也**不菲。
但現在,3d印表機可以做到和普通的噴墨印表機一樣大小。很多創業公司都提供各種各樣的印表機,比如 makerbot 提供的 彩色3d印表機、香港 makible 2000塊錢的3d印表機、維也納工業大學能打出 沙粒大小賽車模型的超高速印表機等等。
另外,3d列印設計軟體也越來越多,有 iphone 上設計 3d 物品的 sculpteo、ipad 上 3d 設計軟體 123d design、通過 kinect 掃描 3d 模型到印表機的 kinect-to-print、將 3d 圖紙模擬成 3d 模型的增強現實軟體 augment等。
除了 3d印表機和軟體,還有一些提供 3d服務的創業公司,比如 「全民**計劃」、makielab、 grabcad、 shapeways、 formlabs、 stratasys等。
神奇的 3d列印作品
到今天,人們已經用 3d 列印技術列印出了很多東西。除了下面會提到的一些複雜的 3d 幾何模型,業內已經用 3d 印表機列印了心臟瓣膜、下顎骨、 電路板、汽車、 房子、 自動步槍,甚至還有鞋子、內衣或生肉。
3d列印暢想
由於 3d列印成品的可塑性非常強,從二維到三維,3d 列印可以精確到 600dpi,每層 0.01 毫米的厚度。所以幾乎任何複雜的結構都可以輕鬆列印出來,例如克萊因瓶、莫比烏斯網、門格爾海綿等。
這就給人們帶來了 極大的想象力,很多人都在暢想 3d 列印會給各個行業帶來哪些革命性的改變。
yc創始人 paul graham 說:「 硬體復興的時代已經到來。」網際網路女王 mary meeker 在其《 2012網際網路趨勢報告》中也聲稱:
「3d 印表機的出現,讓個性化定製成為可能,生產製作將面臨變革。」而之前曾提出《長尾理論》的 chris anderson也從《連線》辭職,轉向關注 3d 列印技術給世界帶來的長尾效應。
3d列印普及障礙
3d列印目前普及的障礙在於材料和成本。材料來說,現有的材料種類遠不夠豐富,也不接近民用材料,換句話說,很多材料即使能3d列印,但也不夠環保,達不到民用標準。絕大多數的3d印表機只能列印1種或性質接近的幾種材料。
出現混合材料或多種材料的印表機也是未來的趨勢。
成本是普及的最大障礙,正如電腦在幾十年前的階段。目前高精度的3d印表機都是比較大型且昂貴,技術專利基本掌握在國外巨頭公司手中,民用的小型機使用的是十幾年前的開源技術,精度達不到使用需求。國產的3d印表機往往是噱頭大於實際,無論從穩定性還是產品質量遠遠落後國外,所以國外公司的技術壟斷無疑也使印表機裝置及耗材**居高不下。
通過對國外機器的拆解我們會發現,其實整機成本並不高,主要部件如鐳射器等則**高昂,而且目前也無法實現國產化。原材料的配方也是另外一個壟斷的因素,國產材料始終無法達到與進口材料一樣的質量.舉例來講sls技術使用的粉末,即使是日本產的替代粉也不及原裝的***。
相信未來3d列印會像以前的2d列印一樣,成本和**會隨著國產化和技術成熟而逐步降低,然後逐漸普及。
就人才技能而言,我們以mit團隊研製的form 1舉例,他們的團隊中,材料專家起了很大的作用,幫助開發了他們低成本的光敏樹脂,比同類材料**低了1半以上。
4樓:匿名使用者
海爾集團首席張瑞敏曾說過一句話:「沒有3d列印的組織,就沒有3d列印的經濟」。2023年,美國人查克•赫爾發明世界上第一臺3d印表機以來,3d列印技術到今天已經深入人們的日常生活。
世界著名學者理查德•達維尼在新書《泛工業革命》中指出,3d列印技術的廣泛應用將開啟大規模dingzhi時代。這本書的作者來過海爾調研,在海爾,他看到了另一條通往大規模dingzhi的模式——以人單合一理論驅動的海爾物聯網生態模式。在調研中,他一直堅持認為,通向大規模dingzhi的路有兩條,一條是技術路線,即3d列印;另一條是組織路線,即海爾co**oplat模式。
海爾co**oplat模式是他見過的唯一的真正實現數字轉型的模式,遠遠領先與世界其它企業。
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