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1、学海无涯 3D打印机知识大全 3DPrinters 是一位名为恩里科 迪尼 EnricoDini 的发明家设计的一种神奇的打印机 它不仅可以 打印 出一幢完整的建筑 甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品 3D打印是添加剂制造技术的一种形式 在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的 3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言 具有速度快 价格便宜 高易用性等优点 3D打印机就是可以 打印 出真实3D物体的一种设备 功能上与激光成型技术一样 采用分层加工 迭加成形 即通过逐层增加材料来生成3D实体 与传统的去除材料加工技术完全不同 称之为 打印机 是参照了其技术原理 因为分层
2、加工的过程与喷墨打印十分相似 最近几年 3D打印机的价格已经能让中小企业负担的起 从而使得重工业的原型制造环节进入办公环境完成 并且可以放入不同类型的原材料进行打印 因为快速成型技术在市场上占据主导地位 3D打印机在生产应用方面有着巨大的潜力 在珠宝首饰 鞋类 工业设计 建筑 汽车 航天 牙科及医疗方面都能得到广泛的应用 每一层的打印过程分为两步 首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水 胶水液滴本身很小 且不易扩散 然后是喷洒一层均匀的粉末 粉末遇到胶水会迅速固化黏结 而没有胶水的区域仍保持松散状态 这样在一层胶水一层粉末的交替下 实体模型将会被 打印 成型 打印完毕后只要扫除松散的粉末即可 刨
3、 出模型 而剩余粉末还可循环利用 打印耗材由传统的墨水 纸张转变为胶水 粉末 当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料 不仅对固化反应速度有要求 对于模型强度以及 打印 分辨率都有直接影响 目前的3D打印技术能够实现600dpi分辨率 每层厚度只有0 01毫米 即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印 当然受到喷打印原理的限制 打印速度势必不会很快 目前较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率 相比早期产品有10倍提升 而且可以利用有色胶水实现彩色打印 色彩深度高达24位 由于打印精度高 打印出的模型品质自然不错 除了可以表现出外形曲线上的设计 结构以及运动部件也不在话下 如果用来打印机械装
4、配图 齿轮 拉杆等都可以正常活动 而腔体 沟槽等形态特征位置准确 甚至可以满足装配要求 打印出的实体还可通过打磨 钻孔 电镀等方式进一步加工 同时粉末材料不限于砂型材料 还有弹性伸缩 高性能复合 熔模铸造等其它材料可供选择 学海无涯不过 虽然3D打印机价格在不断降低 很多厂商 设计院 大学等都开始或准备配备 但产品价格依然较高 3DSystems推出的新款InVisionLD入门级桌面型产品价格为1 59万美元 而ZCorporation出品的中端型号Z510要价10万美元 好在3D打印机的耗材成本并不夸张 例如打印手机模型 大概花费20美元材料费 比起其它成型技术成本要低得多 3D打印机 发
5、明伊始三维打印机不仅使立体物品的造价降低 且激发了人们的想象力 未来三维打印机的应用将会更加广泛 据报道 美国科学家近日发明了一种可打印出三维效果的打印机 并已将其成功可打印出塑料制成的固体制品推向市场 普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料 而这种最新发明的打印机打印出的都是塑料制成的固体制品 它不仅使立体物品的造价降低 且激发了人们的想象力 未来三维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 和电子产品爱好者手中 他们主要用来打印像珠宝 玩具 工具 厨房用品之类的东西 甚至有汽车专家打印出了汽车零部件 然后根据塑料模型去订制真正市面上买不到的零部件 现在人
6、们可以在一些电子产品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美元不等 科学家们表示 目前三维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打印机 发展简史1986年 CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机 1993年 麻省理工学院获3D印刷技术专利 1995年 美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机 2005年 市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功 2010年11月 世界上第一辆由3D打印机
7、打印而成的汽车Urbee问世 2011年6月6日 发布了全球第一款3D打印的比基尼 2011年7月 英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机 2011年8月 南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机 2012年11月 苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织 3D打印机 种类 学海无涯 喷墨3D打印薄层结合的方式多种多样 部分3D打印机使用喷墨打印机的工作原理进行打印 Objet公司是以色列的一家3D打印机生产企业 其生产的打印机是利用喷墨头在一个托盘上喷出超薄的液体塑料层 并经过紫外线照射而凝固 此时 托盘略微降低 在原有薄层的基础上添加新的薄层 另一种
8、方式是熔融沉淀成型 总部位于明尼阿波利斯的Stratasys公司应用的就是这种方法 具体过程是 在一个 打印 机头里面将塑料融化 然后喷出丝状材料 从而构成一层层薄层 粉剂3D打印其他的一些方法是利用粉剂作为打印材料 这些粉剂在托盘上被分布成一层薄层 然后通过喷出的液体粘结剂而凝固 在一个被称为激光烧结的处理程序中 通过激光的作用 这些粉剂可以熔融成想要的样式 德国的EOS公司把这一技术应用于他们的添加剂制造机之中 瑞典的Arcam公司通过真空中的电子束将打印机中的粉末熔融在一起 用于3D打印 以上仅仅是众多方法中的少数几种而已 为了制作一些内部空间和出挑结构的复杂构件 凝胶以及其他材料被用来
9、做支撑 或者空间预留出来 用没有熔融的粉末以填满 填充材料随后可以被冲洗掉或被吹掉 现在 能够用于3D打印的材料范围非常广泛 塑料 金属 陶瓷以及橡胶等材料都可用于打印 有些机器可以把各种材料结合在一起 构成的物体既坚硬 又富有弹性 生物3D打印包括一些研究人员开始使用3D打印机去复制一些简单的生命体组织 例如皮肤 肌肉以及血管等 有可能 大的人体组织如肾脏 肝脏甚至心脏 在将来的某一天也可以进行打印 如果生物打印机能够使用病人自己的干细胞进行打印的话 那么在进行器官移植后 其身体就不可能对打印出来的器官产生排斥 食物也可以被打印 康奈尔大学的研究人员已经成功打印出了蛋糕 几乎每个人都同意 这
10、个制造食品的终极武器将会打印出巧克力来 3D打印机 工作步骤3D打印机工作步骤是这样的 使用CAD软件来创建物品 如果你有现成的模型也可以 比如动物模型 人物 实际过程 6张 或者微缩建筑等等 然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中 进行打印设置后 打印机就可以把它们打印出来 其工作结构分解图如下 3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样 都是由控制组件 机械组件 打印头 耗材和介质等架构组成的 打印原理是一样的 3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型 然后在进行打印输出 学海无涯3D打印与激光成型技术一样 采用了分层加工 叠加成型来完成3D实体打印 每一层的
11、打印过程分为两步 首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水 胶水液滴本身很小 且不易扩散 然后是喷洒一层均匀的粉末 粉末遇到胶水会迅速固化黏结 而没有胶水的区域仍保持松散状态 这样在一层胶水一层粉末的交替下 实体模型将会被 打印 成型 打印完毕后只要扫除松散的粉末即可 刨 出模型 而剩余粉末还可循环利用 3D打印机 原理3D打印是添加剂制造技术的一种形式 在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的 3D打印机相对于其他的添加剂制造技术而言 具有速度快 价格便宜 高易用性等优点 3D打印机就是可以 打印 出真实3D物体的一种设备 功能上与激光成型技术一样 采用分层加工 迭加成形 即通过逐
12、层增加材料来生成3D实体 与传统的去除材料加工技术完全不同 称之为 打印机 是参照了其技术原理 因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似 随着这项技术的不断进步 我们已经能够生产出与原型的外观 感觉和功能极为接近的3D模型 说的简单一点 3D打印是断层扫描的逆过程 断层扫描是把某个东西 切 成无数叠加的片 3D打印就是一片一片的打印 然后叠加到一起 成为一个立体物体 使用3D打印机就像打印一封信 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
13、送到3D打印机上 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 5 3D打印机 研究成果1 航模飞机据国外媒体报道 3D打印机曾用于制造一些机械零部件和小玩具 但是目前 美国弗吉尼亚大学工程系的研究人员采用最新的3D打印技术制造了一架无人飞机 机翼宽6 5英尺 约合1 9米 巡航时速达到45英里 约合72千米 这个飞机是由美国弗吉尼亚大学工程系学生研制的 它的机翼宽6 5英尺 是由打印零件装配构成 今年8月和9月初 研究小组在弗吉尼亚州米尔顿机场附近进行了4次飞行测试 这是迄今第三架用于建造飞行的3D打印飞机 巡航
14、速度可达到45英里 小时 美国弗吉尼亚大学工程师大卫 舍弗尔称 3D打印技术现已证实是应用于教导学生的一种宝贵工具 据悉 他和工程系学生史蒂芬 伊丝特和乔纳森 图曼共同建造这架3D飞机 学海无涯舍弗尔称 五年前为了设计建造一个塑料涡轮风扇发动机需要两年时间 成本大约25万美元 但是使用3D技术 我们设计和建造这架3D飞机仅用4个月时间 成本大约2000美元 这将创建一个前所未有的飞行教学平台 2 神奇的超级3D打印机科学家研制了一款神奇的3D打印机 可用于未来行星登陆时建造基地的任务中 比如 未来在月球基地中生活的宇航员可以使用这款3D打印机 将月球上岩石或者特殊材料 打印 成所需要的工具 目
15、前 研究人员演示了如何将月球岩石土壤作为3D打印机的原材料 其应用范围几乎可以将任何固体材料制造成所需的工具 可以允许未来的探险家建设外星球基地 3 骨骼3D打印技术美国研究人员利用3D打印机开发骨骼打印技术 造出类似骨骼的材料 研究人员说 它可被用于骨科 牙科治疗或开发治疗骨质疏松症药物 华盛顿州立大学苏斯米塔 博斯带领研究小组 耗费4年时间开发类骨骼物质 他们发现 在生物陶瓷粉主要成分磷酸钙中添加硅和氧化锌可以使其强度提升一倍 磷酸钙生物陶瓷材料是整形外科领域一类重要的骨修复材料 可模拟人体自然骨结构 适宜细胞和骨组织的长入 研究人员使用一部先前用于打印金属材料的3D打印机制造类骨骼物质
16、它在粉末层上喷出塑料黏合剂 粉末层厚度仅为一根头发丝宽度的一半 粉末层层叠加 干燥后达到要求的支架厚度 然后在1250摄氏度下烘烤2小时 实验室环境下的未成熟骨细胞生长测试显示 支架上的骨细胞在移植一周内开始生长 在兔子和老鼠身上的活体实验同样得到可喜效果 研究人员说 这种类骨骼物质可被添加到受损自然骨上 当作支架材料 促使细胞和骨组织生长 而且这种类骨骼物质可最终降解 没有 明显负面效果 他们说 数年后 医生可利用这一技术定做更换骨组织 3D打印只需在电脑上操作 非常方便 博斯在发表于 牙科材料 DentalMaterials 杂志的报告中写道 你可以把这种类骨骼生物陶瓷粉用作回填材料 它可以成为你在电脑上画出的任何形状 我们开发的是可控降解 10至20年后 医生可将这种骨支架用于与骨生长有关的治疗 博斯说 比如颌骨固定或脊柱融合术 将3D打印技术引入骨骼制造并非博斯首创 2009年 瑞士研究人员复制出一名男子的拇指骨骼 德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员把立体打印技术与双光子聚合技术相结合 于今年开发出血管打印技术 打印时 打印机发出两束强激光 焦点对准同一分子 这个分子
