2020年整理3D打印机资料.pdf

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1、学 海 无 涯 3D Printers 是一位名为 Enrico Dini 的设计的一种神奇的 它不仅可以 打印 出一幢完整的 甚至可以在中给打印任何所需的物品的形状 房子 器官 汽车 衣服 机器人 你能想象这些东西都可以打印出来吗 3D 打印的 概念起源于 19 世纪末的美国 近几年逐渐大热 中国物联网校企联盟称它为 上上个世纪的思 想 这个世纪的市场 此前 部件设计完全依赖于生产工艺能否实现 而 3D 打印机的出现 将颠覆这一生产思路 任何复杂形状的设计均可以通过 3D 打印机来实现 只要按下按钮 任何 东西都不在话下 这种技术的特点在于其可以造出任何形状的物品 包括各种机器人 建筑 实物

2、 各领域的设计发明以及 医疗 航天 国防 2013 年 6 月 太空制造 公司宣布 将于明年为国际空间站提供一台 3D 打印机 供 宇航员在轨生产零部件 无需再从地球运输零部件 1 3D 打印机 即快速成形技术的一种机器 它是一种文件为基础 运用特殊蜡材 粉末 状或等可粘合材料 通过逐层打印的方式来构造物体的技术 常常在 等领域被用于制造模 型或者用于一些的直接 意味着这项技术正在普及 它的原理原理是 把数据和原料放进机中 机器会按照把产品一层层造出来 未来我们或许也可以通过 3D 打印机也可以打印出我们喜爱的 这也是大多所关心的 3D 打印机未来的发展方向 发展历史 3D 打印源自 100

3、多年前研究的照相雕塑和地貌成形技术 上世纪 80 年代已有雏形 其学名为 在 20 世纪 80 年代中期 被在美国大学分校的卡尔 Deckard 博士开发出来并获得专利 项目由赞助的 1979 年 类似过程由 RF Housholder 得到专利 但没有被商业化 1995 年 创造了 一词 当时的毕业生 Jim Bredt 和 Tim Anderson 修改了方案 变为 把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案 而不是把墨水挤压在纸张上的方案 说到 3D 打印 就不得不提 3D 3D 打印机又称 是一种累积制造技术 通过打印一层 层的粘合材料来制造三维的物体 现阶段三维打印机被用来制造产品 2003

4、年以来三维打 印机的销售逐渐扩大 价格也开始下降 该技术可用于 鞋类 和 和医疗产业 信息系统 和许多其他领域 学 海 无 涯 最早的 3D 打印出现在上个世纪的 80 年代 价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少 得可怜 3D 打印技术的核心制造思想最早起源于 19 世纪末的 到 20 世纪 80 年代后期 3D 打 印技术发展成熟并被广泛应用 3D 打印是模型中最新的高 维度 的体现之一 据报道 科 学家发明了一种可打印出效果的 并已将其成功推向市场 普通打印机能打印一些报告等纸 张资料 而这种最新发明的打印机 它不仅使立体物品的造价降低 且激发了人们的想象力 未来打印机的应用将会更加广泛

5、在此之前 三维打印机数量很少 大多集中在 科学怪人 和爱好者手中 他们主要用来 打印像 厨房用品之类的东西 甚至有专家打印出了 然后根据模型去订制真正市面上 买到的零部件 人们可以在一些商店购买到这类打印机 工厂也在进行直接销售 不过物以稀为贵 一 套三维打印机的价格从一般的 750 美元到上等质量的 27000 不等 科学家们表示 打印机的使用范围还很有限 不过在未来的某一天人们一定可以通过 3D 打印机打印出更实用的物品 3D 打印带来了世界性制造业革命 以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现 而 3D 打印机的出现 将会颠覆这一生产思路 这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工 艺问题

6、 任何复杂形状的设计均可以通过 3D 打印机来实现 它无需机械加工或模具 就能 直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体 从而极大地所缩短了产品的生产周期 提 高了生产率 尽管仍有待完善 但 3D 打印技术市场潜力巨大 势必成为未来制造业的众多 突破技术之一 技术原理 3D 打印并非是新鲜的技术 这个思想起源于 19 世纪末的美国 并在 20 世纪 80 年代 得以发展和推广 把它称作 上上个世纪的思想 上个世纪的技术 这个世纪的市场 三维 打印通常是采用数字技术材料 打印机来实现 这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长 其 价格也正逐年下降 使用就像打印一封信 轻点电

7、脑屏幕上的 打印 按钮 一份数字文件便被传送到一台喷 墨打印机上 它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像 而在 3D 打印时 软件通过 电脑辅助设计技术 CAD 完成一系列数字切片 并将这些切片的信息传送到上 后者会 将连续的薄型层面堆叠起来 直到一个固态物体成型 3D 打印机与传统打印机最大的区别 在于它使用的 墨水 是实实在在的原材料 堆叠薄层的形式有多种多样 有些 3D 打印机使用 喷墨 的方式 例如 一家名为 Objet 的 3D 打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上 此涂层 学 海 无 涯 然后被置于紫外线下进行处理 之后铸模托盘下降极小的距离 以供

8、下一层堆叠上来 另外 一家总部位于市的公司 Stratasys 使用一种叫做 熔积成型 的技术 整个流程是在喷头内熔 化塑料 然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层 还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质 粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄 的粉末层 然后由喷出的液态粘合剂进行固化 它也可以使用一种叫做 的技术熔铸成指定 形状 这也正是德国 EOS 公司在其叠加工艺制造机上使用的技术 而的 Arcam 公司则是利 用真空中的电子流熔化粉末微粒 以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分 当遇到 包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时 介质中就需要加入或其他物质以提供支撑或用来占据空 间 这部分粉末不会

9、被熔铸 最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙 如今可用 于打印的介质种类多样 从繁多的塑料到金属 陶瓷以及橡胶类物质 有些打印机还能结合 不同介质 令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软 三维设计 三维打印的设计过程设计过程是 先通过计算机建模软件建模 再将建成的三维模型 分区 成逐 层的截面 即 切片 从而指导打印机逐层打印 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是 STL 文件格式 一个文件使用三角面来 近似模拟物体的表面 三角面越小其生成的表面分辨率越高 是一种通过扫描产生的三维文 件的扫描器 其生成的 VRML 或者 WRL 文件经常被用作全彩打印的输入文件 打印机通过读取文件

10、中的横截面信息 用液体状 粉状或片状的材料将这些截面逐层地 打印出来 再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体 这种技术的特点在于其 可以造出任何形状的物品 包括各种机器人 建筑 实物 各领域的设计发明以及医疗 航 天 国防 太空应用 未来航天员即使像度假者一样忘记携带太空之旅用品 也没有什么大问题 因为美国 太 空制造 公司宣布 将于 2014 年为提供一台 3D 打印机 供宇航员在轨生产零部件 无需再从地球 运输零部件 美国 太空制造 公司将与美国太空总署马歇尔航天中心合作 开展在零重力环境中的 3D 打印技术试验研究 并计划在明年八月利用美国太空探索技术公司的 龙 飞船 将新研

11、发的太空 3D 打印机送往国际空间站 太空制造 公司说 国际空间站现有的三成以上的备用部件都可由这台 3D 打印机制造 这台设备将使用聚合物和其他材料 利用挤压增量制造技术逐层制造物品 学 海 无 涯 该公司首席执行官亚伦 科梅尔表示 3D 打印实验是美国太空总署未来重点研究项目 之一 3D 打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性 同时由于不必从地球运输 可降低太空任务成本 此外 该公司还计划在 2015 年为国际空间站提供一个名为 增量生产设备 的太空打印 设备 该设备不仅可 打印 物品 还能修理组件并升级硬件等 马歇尔航天中心的 3D 打印项目负责人沃克海泽在声明中说 3D 打印技

12、术对美国太空 总署的太空探索任务来说至关重要 太空制造 公司于 2010 年在莫菲特场的美国太空总署艾姆斯研究中心内成立 由奇点 大学的校友创建 该公司自 2011 年秋天以来已展开四百多次抛物线飞行试验 以在微重力 环境下验证 3D 打印技术 相关案例 最小的最小的 3D 打印机打印机 世上最小的 3D 打印机来自 由其化学研究员和机械工程师研制 这款迷你 3D 打印机 只有大装牛奶盒大小 重量约 3 3 磅 约 1 5 公斤 造价 1200 欧元 约 1 1 万元人民币 相 比于其他的打印技术 这款 3D 打印机的成本大大降低 研发人员还在对打印机进行材料和 技术的进一步实验 希望能够早日

13、面世 最大的最大的 3D 打印机打印机 科研团队经过十多年努力 实现重大突破 研发出全球最大的 打印机 这一 3D 打印 机 可加工零件长宽最大尺寸均达到 1 2 米 从理论上说 只要长宽尺寸小于 1 2 米的零件 高度无需限制 都可通过这部机器 打印 出来 据介绍 由于这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加 大大降低了 与制造的复杂度 让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷 一些复杂铸件的生产 由传统的 3 个月缩短到 10 天左右 同时 对研发出的新产品 可快速根据图纸做出样品 大大缩短研发周期 如今 该设备被国内外 200 多家用户购买使用 每台价格从几十万元到 20

14、0 多万元不 等 由参与研发的最大加工尺寸达 1 8 米的世界最大激光 3D 打印机进入调试阶段 其采用 轮廓线扫描 的独特技术路线 可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具 这种基于 轮 廓失效 的激光三维打印方法已获得两项 学 海 无 涯 据介绍 该激光 3D 打印机只需打印零件每一层的轮廓线 使轮廓线上砂子的覆膜树脂 碳化失效 再按照常规方法在 180 加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离 就可 以得到原型件或铸模 这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比 大大提升打印效率 打印速度可达到一般 3D 打印的 5 15 倍 打印色彩最多的打印色彩最多的 3D 打印机打印机 颜色数达

15、到颜色数达到 600 万色以上万色以上 美国 3D Systems 公司 2013 年 5 月上市了这种类型的 3D 打印机新产品 ProJet x60 系列 ProJet 品牌主要有四种造型方法的装置 其余三种均是使用光硬化性树脂的类型 包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型 从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类 型 这种类型的造型材料还可以使用蜡 向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类 型 其中 高端机型 ProJet 660Pro 和 ProJet 860Pro 可以使用 CMYK 青色 洋红 黄色 黑色 4 种颜色的粘合剂 实现 600 万色以上的颜色 ProJet 260C

16、和 ProJet 460Plus 使用 CMY 三种颜色的粘合剂 3D Systems 称 这一水平 可将 Adobe Photshop 上能表现的 颜色最大再现 90 原来的 ZPrinter 最多只能实现 39 万色 西安大学生西安大学生 3D 打印出机器人 能做家务打印出机器人 能做家务 照顾老人照顾老人 2013 年 11 月 23 日 展出两千余件大学生科技竞赛作品 很多创意令人耳目一新 现场一台机器人吸引了不少同学围观 机器人的主要部件都是 3D 打印 特别是仿生手 能像人手一样实现各个手指单独灵活运动 电子工程学院的谢雯雯说 这是一台远程体感控制服务机器人 最主要的功能是照顾老 人 很多老人行动不便 有了机器人助手 只要对着摄像头做出手势 机器人就能模仿动作 去做家务 记者感受了一下 发出命令后 记者走到哪 机器人就跟到哪 随时准备服务 记者对着摄像头抬手 转头 机器人也做出相同动作 应用领域 3D 打印机的应用对象可以是任何行业 只要这些行业需要模型和原型 的 Objet 公司 已更名为 Stratasys 2012 年 认为 3D 打印机需求量较大的行业包括 航天和国