3d打印到底是什么(一文带你了解神奇的3D打印技术)

3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。

▲FDM打印技术示意图

3D打印材料、打印技术及发展历程

01 | 3D打印材料

3D打印技术的兴起和发展,离不开3D打印材料的发展。3D打印常用材料有尼龙玻纤、聚乳酸、ABS树脂、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等。每种打印技术的打印材料都是不一样的,比如:SLS常用的打印材料是金属粉末,而SLA通常用的是光敏树脂,FDM采用的材料比较广泛如ABS塑料、PLA塑料等等。不同的打印材料是针对不同的应用的,目前3D打印材料还在丰富中,材料的丰富和发展是3D技术能够普及的关键。

▲3D打印塑胶材料

02 | 常见的5种3D打印技术

目前常见的5种3D打印技术分别是(FDM)熔融沉积成型工艺、(SLA)光固化成型工艺、(SLS)选择性激光烧结成型工艺、(3DP)三维喷涂粘结工艺和(LOM)叠层实体制造工艺。

▲SLA3D打印技术

深圳金石三维打印科技有限公司作为高速3D打印机领导品牌,一直聚焦并深耕3D打印技术的研发、应用、创新。目前已快速成长为集3D打印设备研发生产、新材料研发生产、应用软件开发、行业应用开发、培训教育等为一体的综合性集团公司。旗下 “Kings”品牌 3D 打印机覆盖SLA、SLS、SLM、DLP等产品线,广泛应用于汽车制造、航天航空、医疗齿科、城市建筑等领域,市场竞争力和品牌影响力位居国内行业前列,已在国内外3D打印市场中取得一席之地。

03 | 3D打印技术的起源及发展历程

1986年, 美国科学家Charles Hull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,美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由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3D打印机打印出人造肝脏组织。2013年10月,全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”设计制造出3D打印金属手枪。2018年8月1日起,3D打印枪支将在美国合法,3D打印手枪的设计图也将可以在互联网上自由下载。2018年12月10日,俄罗斯宇航员利用国际空间站上的3D生物打印,设法在零重力下打印出了实验鼠的甲状腺。2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校在《自然·医学》杂志发表论文,首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,在装载神经干细胞后被植入脊髓严重受损的大鼠脊柱内,成功帮助大鼠恢复了运动功能。该支架模仿中枢神经系统结构设计,呈圆形,厚度仅有两毫米,支架中间为H型结构,周围则是数十个直径200微米左右的微小通道,用于引导植入的神经干细胞和轴突沿着脊髓损伤部位生长。2019年4月15日,以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料,3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏,这在全球尚属首例(3D打印心脏)。

3D打印技术的优势

01 | 3D打印的5大技术优势

3D打印技术避免了传统制造业的切割程序,不需要通过模具进行制造,加工速度也较快,生产周期相对较短,更重要的是3D打印在制造体积小、结构复杂的物体时具有很大优势。通过一体成型的打印技术,不需要二次加工,通过与电脑联机结合操作,实现了批量生产和远程操控。

1、易用性高3D打印技术最突出的优点是无需模具,也不需要机械加工,可以直接从设计好的计算机图形数据中生成任何形状的物体,3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。

2、工艺周期性短、进度高实现了首件的近净成形(近净成形技术是指零件成形后,仅需少量加工或不再加工,就可用作机械构件的成形技术),同时解决了传统制造业开模耗费时间长的问题。

3、产品设计对于3D打印机而言,只是从设计文件里读取数据,下达指令,便可以制造出非常复杂的物品,对于传统制造而言,这样的机械大大提高制造效率。另外,3D打印设计自由度高,支持定制设计,目前已被医学、牙科、骨科等领域所接受,用于生产义肢、植入物和牙科矫正器具等。

4、成本低由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低。

5、精确的实体复制实现完美模仿目前3D打印设备精度可控制在0.3mm以下;3D打印将数字精度扩展到实体世界,扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率。

3D打印应用领域

01 | 应用领域

在应用领域方面,随着3D打印技术的不断发展,它所应用的领域也不断扩大,比如建筑行业、汽车制造、航空航天、游戏玩具手办、食品加工、影视道具、艺术制作、服装、医疗保健、创客教育等很多方向都有广泛的应用。

▲3D打印技术部分应用实例

02 | 金石三维工业级3D打印机

金石三维拥有中国最大尺寸SLA光固化3D打印机,超大成型尺寸1700*800*600mm,解决汽车、雕塑、建筑等行业的一体化打印需求,减少拼接带来的误差和人力成本。

八大核心技术,打印效率倍增:

1、智能变光斑变功率高速扫描系统,较固定光斑打印速度提升20%~100%;

2、可针对不同层厚建立工艺参数库,方便切换管理,提升打印效率;

3、三倍缩定式扫描技术,具有多次轮廓扫描和光顺打印模式,高速打印的同时兼顾精密度,使得在相同层厚的前提下,表面光洁度更高;

4、支持快速批量导入打印数据,可在线调整零件位置,支持多零件自动排版,提升打印效率;

5、扫描路径数据库系统,扫描路径自动化,扫描路径定制,优化打印件整体质量和速度;

6、自动识别上下表皮,对模型的不同部位进行不同的工艺参数设定,比如上表皮、下表皮、轮廓、实体、支撑等,提高打印速度;

7、先进的智能真空吸附系统,涂层均匀可靠,打印速度提升,可打印大型零件;

8、使用高品质固定激光器,稳定可靠,功率高,成型速度更快;

如今,3D打印技术已经日趋成熟

赋能社会生产各个方面

但同时面临着诸多挑战

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