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1、学海无涯 3DPrinters 是一位名为 EnricoDini 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 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 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
2、的原理是 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RFHousholder得到专利 但没有被商业化 1995年 创造了 一词 当时的毕业生JimBredt和TimAnderson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
3、 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
4、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 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
5、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 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
6、使用就像打印一封信 轻点电脑屏幕上的 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 以供下一层堆叠
7、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 这部分粉末不会被熔铸 最后只需用水或气流冲洗掉支撑
8、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
9、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
10、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
11、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3D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 希望能够早日面世 最大的3D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
12、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200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 打印速度可达到一般3D打印的5 15倍
13、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 打印色彩最多的3D打印机颜色数达到600万色以上美国3DSystems公司2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品 ProJetx60 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
14、光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型 其中 高端机型ProJet660Pro和ProJet860Pro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ProJet260C和ProJet460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂 3DSystems称 这一水平 可将 AdobePhotshop 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3D打印出机器人 能做家务照顾老人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
15、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 航天和国防 医疗设备 高科技 教育业以及制造业 航天 航海 国防业 学海无涯GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研
16、究3D打印技术 就在这之前 他们刚刚用3D打印机成功 打印 出了航空发动机的重要零部件 与传统制造相比 这一技术将使该零件成本缩减30 制造周期缩短40 来不及庆祝这一喜人成果 他们就又匆匆踏上了新的征程 鲜为人知的是 他们已经 秘密 研发3D打印技术十年之久了 一位叫JimSmith的工程师又通过3D打印技术造出了世界首艘3D打印皮划艇 并且成功下水 这艘 皮划艇 是他花费了42天时间 使用一台自制大型3D打印机打造的 它身长5米 由28块彩色ABS塑料组装而成 每个部件都是由3D打印机制作 然后再用螺栓固定在一起 制造的过程看似简单 其实颇费功夫 从开始规划到制造完成花了Smith近6年的时间 下水前的最后调整也花费了40天 这艘成品长5 08米 宽0 52米 总重量为29 29公斤 其中ABS部分重26 48公斤 黄铜螺纹部件重0 86公斤 螺栓重2 068公斤 总造价只有500美元 3D打印技术已经日趋成熟 未来人们用它来造房子 造汽车 甚至更多东西也不无可能 为了探索3D打印机更多的应用 RickardDahlstrand使用Lulzbot3D打印机创造出独特的艺术 在201
