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秒懂3D打印,没有你想象的那么邪乎

3D打印的概念最早可以追溯到19世纪末,那时正处于第一次工业革命的尾声,美国研究出了照相雕塑和地貌成型技术。

于是,便有人开始思考能不能有一种打印技术可以对物体进行三维的打印。在那之后便产生了3D打印的核心制造理念。

到了1978年,美国科学家RF Housholder获得了类似"快速成型"技术(3D打印机应用的技术)的专利,但还没有被企业大批量应用。

1989年,美国得克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Deckard研制出了“选择性激光烧结”(SLS工艺)并获得专利,该项技术是3D打印机的核心技术所在,标志着3D打印将走向市场。

终于,在20世纪80年代后期,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并将其成功推向市场。

从此,3D打印技术越来越多的走进人们的生活。

图片来源:OFweek维科网

3D打印技术是由3D打印机来呈现,反过来,3D打印机的发展程度也象征着3D打印技术的发展水平。

3D打印机,又被称为三维打印机(即常见的3DP),采用分层打印、累计成型的制造方法,是快速成型技术的一种机器。

3D打印机通过将目标物品层层分割,运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料进行层层打印然后累积,最终打印出目标物品。

打印技术是区分3D打印机类别的重要因素,打印技术有很多种:LCD选择性区域透光原理(lcd)、熔融堆积(FDM)、数字光处理(DLP)等。

3D打印机的结构组成可分为硬件部分、软件部分两大部分部分。其中,硬件部分又可分为机械部分和电子部分。

软件部分:相当于无人机的指令程序,3D打印机采用分层打印、累计成型的方式进行打印,打印机软件部分的作用就是将建立好的目标模型进行层层分割,为硬件部分提供需要打印的坐标指令。

机械部分:即打印机的物理组成,也是打印机用来执行软件命令的部分,相当于无人机的机身、机尾等部件。打印机的机械部分由电机、支架、传送带、支撑平台、螺旋杆等部件组成。这些部件在打印机外壳内形成一个三维空间,分别记为XYZ轴,打印机在打印时根据这三个轴来进行打印定位。

电子部分:相当于无人机的监控、存储等部分。是衔接软件部分和机械部分的桥梁,主要由控制电路、数据处理电路、输入输出等模块组成。起到为软件提供数据存储,为硬件提供驱动、温度控制等作用。

虽然划分三个部分,但当打印时,三个部分需要深度协同才能完成打印。

图片来源:OFweek维科网

3D打印机的具体操作流程如下:

第一步,先利用计算机上的CAD软件对目标物品进行建模。

第二步,利用U盘等可移动存储工具将已经建好的模型存入3D打印机,经由可移动存储工具转移的文件格式必须是STL或STP文件格式。

第三步,打印机读取文件中模型的截面信息(如尺寸),用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料进行层层打印。

第四步,以合适的方式将各层截面粘和起来,打印过程完成。

3D打印机的打印过程不比传统的制造过程简单多少,但3D打印却比传统制造有很多的优点,这里列出3D打印机三个最突出的优点:

3D打印机利用XYZ三个轴可以对打印空间内的每一个位置进行定位,从而可以实现精准打印。利用这个技术,3D打印机可以不用顾虑目标物品的复杂工艺,而只要有了目标物品的模型便可以打印出来,这是传统的制造工艺无法比拟的一点。

与传统工艺(如注塑法)相比,3D打印机采用粘合剂和材料相结合的方式。该方式只要在不需要打印的地方不添加粘合剂即可使用不上的材料不与目标物品结合,打印完成后轻易就能把这些用不上的材料清理出来,节约大量的时间。而且清理出来的材料还可以再次使用,物料的节省度也比传统工艺高出许多。

由于3D打印机使用的“墨水”是原始的材料,可能是各种塑料,也可能是各种金属、陶瓷,有些打印机可以结合这些不同的材料,从而使打印出来的物体在不同地方的属性(比如硬度、强度)不相同,这也是传统工艺做不到的地方。

此外,3D打印机还存在很多优于传统工艺的优点,如生产周期更短、可靠性更高。

3D打印机设计CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等多种先进技术,是科技融合体模型中最新的高"维度"的体现之一。

近几年,随着3D打印技术设计到的领域的快速发展,3D打印机也开始走入人们的生活,但由于其价格高昂,还是很难大范围推广。

随着技术的不断迭代,相信在不远的将来,3D打印机所在的领域将成为一个空前未有的大市场,就像中国物联网校企联盟对它的称谓: “上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。

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