3D打印知识大全PDF.pdf

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1、书 山 有 路 1 3D3D 打印机知识大全打印机知识大全 3D Printers 是一位名为恩里科 迪尼 Enrico Dini 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

2、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 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

3、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 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

4、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 书 山 有 路 2 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 3D Systems 推出的新款 InVision LD 入门级桌面型产品价格为 1 59 万美元 而 Z Corporation 出品的中端型号

5、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 3D3D 打印机打印机 发明伊始发明伊始 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

6、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 3D3D 打印机打印机 发展简史发展简史 1986 年 Charles Hull 开发了第一台商业 3D 印刷机 1993 年

7、 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 Spectrum Z510 由 ZCorp 公司研制成功 2010 年 11 月 世界上第一辆由 3D 打印机打印而成的汽车 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

8、3D 打印机打印出人造肝脏组织 3D3D 打印机打印机 种类种类 书 山 有 路 3 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

9、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

10、 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 个制造食品的终极武器将会打印出 巧克力来 3D3D 打印机打印机 工作步骤工作步骤 3D 打印机工作步骤是这样的 使用 CAD 软件来创建物品

11、 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 书 山 有 路 4 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

12、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 3D3D 打印机打印机 原理原理 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 即通过逐层增加材料来生成 3D 实体

13、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

14、传送到 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 3D3D 打印机打印机 研究成果研究成果 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

15、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 书 山 有 路 5 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

16、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 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