1,3D打印
3D打印技术(3D Printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing)的一种,它也被叫做增材制造( additive manufacturing)。它的基本原理是,把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起,形成一个实体的立体模型,听起来跟高等数学中的积分有些类似。
与之相对应的两种技术是切削和铸塑,但相比这两种技术,3D打印技术有自己的优势,那就是不像切削那样浪费材料,也不像铸塑那样要求先制作模具。一次成型,快速个性化定制是它的重要特点,这在小批量,多品种的生产中占有非常大的优势。
2,3D打印机(3D Printer)VS 传统打印机
虽说3D打印机与传统打印机是两类产品,但他们的工作原理还是挺像的,你能在3D打印机上看到喷墨打印机和激光打印机的影子。可能他们之间最大的不同在于1),3D打印与传统打印机相比,它能利用的材料更丰富,从沙子、塑料、橡胶、尼龙到玻璃、钢铁,这些材料是不能被传统打印机利用的;2),传统打印机用来打印平面图形,是二维的,在打印过程中需要控制的是输入的字和图形在平面上的位置(横纵轴,X/Y坐标),而3D打印机不光要控制一个点在平面上的位置,还要控制它在空间上的位置,或者说,给它加个Z坐标,控制它的X/Y/Z坐标,这样才能把一个单位的材料放在一个指定的位置,形成一个立体模型。
二,3D打印的历史1984年,Ultra Violet Products公司的Charles Hull开始研发3D打印技术,1986年,他自立门户,成立了现在的3D市场领军者之一3D Systems 公司(NYSE: DDD),并发布了第一款商用的3D打印机,2012年1月,他们收购了另外两家3D打印公司Zcorp和Vidar Systems;
1988年,Scott Crump发明了FDM(溶融沉积制模)技术,并与1989年成立了现在的另一家3D打印上市公司Stratasys(NASDAQ:SSYS),最近,Stratasys还收购了以色列的Objet公司。
1996年,媒体第一次使用“3D打印”这个词来称呼当时的快速成型机,后来取代了之前的称谓,成就了现在流行的3D打印这个概念;
2008年,开源3D打印项目RepRap发布“Darwin”,3D打印机制造进入新纪元;同年,Objet 推出Connex 500,让多材料3D打印成为可能。
如今,3D打印已经慢慢融入科研,生产,艺术设计,医疗等领域,打印出了巧克力、血管、肾脏、飞机、自行车、汽车、玩具、房子、衣服等等产品,已经开始慢慢改变我们的生活。
三,一些主流的技术手段:1,选择性激光烧结(Selective laser sintering,简称SLS),这种技术得用的材料为热塑性塑料,金属粉末,陶瓷粉末等;
2,直接金属粉末激光烧结(Derect metal laser sintering,简称DMLS),可以利用几乎任何合金作为材料;
3,熔积成型(Fused deposition modeling,简称FDM),可利用热塑性材料,金属、可食用材料等进行成型制造;
4,薄材成型(Laminated object manufacturing,简称LOM),举个例子,把一张张的纸铺上去累积而成的模型,当然金属膜,塑料膜也可以;
5,光固化(Stereolithography,简称SLA),可利用的材料是光敏树脂等聚合物;
6,熔丝制造(Fused Filament Fabrication,简称FFF),利用PLA,ABS等材料;
7,熔融挤压成型(Melted and Extrusion modeling,简称MEM),可以搞定一些金属,塑料等;
8,选择性热烧结(Selective heat melting,简称SHS),可以把一些热塑性的粉末变成三维立体模型;
9,利用石膏的3D打印,好处是上色非常容易,可以打出彩色的模型;
10,。。等等,稍后整理。
四,3D打印的应用正如前文所说,现在3D打印已经应用到很多行业中。我们将会利用很多鲜活的例子来让每位读者看到,3D打印即将融入我们的生活。请查看我们的“3D打印应用场景(应用)”这个分类下的文章。
五、3D打印的未来虽然3D打印技术已经出现了近30年,但它还仍然没有真正像个人电脑那样走进千家万户,成为我们生活的必需品。尽管最几年3D打印相关的技术正在日新月异的变化着,但它似乎还离我们的期待有一定的距离。那我们不妨根据我们的需求来畅想一下未来的3D打印的发展方向。
1,材料越来越丰富
11月,Objet新推出的大型3D打印机Objet 1000已经支持打印140种材料,每次打印可同时利用其中的14种,相比初级的单头单色单材料的3D打印机它已经非常强大,但我们生活中用到的物品是多种多样的,只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的融入生产和生活。
2,实用性越来越高
从简单的原型开发,到打印巧克力,到飞机上的钛合金部件,3D打印的成品已经越来越实用,相信随着未来材料、机械、电子等方面的进步,3D打印机很快发挥更大的作用。
3,精度会越来越高同时速度更快
如果你把精度不高或者速度太慢当作否定3D打印的观点的话,我只能说:每一种改变世界的技术都会经历同样的阶段,不管是火药还是计算机。怕的是你发现不了问题,没办法改进它。现在既然我们知道它的缺点,工程师们就一定会解决掉这些问题,这只是时间问题。
4,家庭化,个人化,价格下降
每个家庭都有一台打印机,就像每个家庭都拥有电脑、手机一样?这是有可能的。现在最便宜的打印机已经卖到了300美元左右,甚至你还可以利用网络上开源硬件的相关资料自己制作一台。每个家庭都需要一台3D打印机吗?也许是的。随着3D打印机的功能越来越强大,能打印的东西越来越实用,越来越多,包括价格越来越便宜,相信很多人都会忍不住买一台放家里,不管是制作装饰艺术品还是一些简单实用的生活用具,它还是很有实用价值的。