3D打印技術全接觸

3D打印技術概述
　　上上世紀的思想，上世紀的技術，本世紀的市場
　　3D打印技術源自19世紀美國研究的照相雕塑和地貌成型技術，學界將其稱為“快速成型技術”。1986年美國科學家查爾斯·胡爾利用一種叫光敏樹脂的液態(tài)材料，發(fā)明出世界上第一臺3D打印機。隨后胡爾以這種技術為基礎成立了世界上第一家3D打印設備公司3D Systems，并于1992年賣出了第一臺商業(yè)化產(chǎn)品。上世90年代3D技術經(jīng)歷過一波快速發(fā)展，例如1989年美國得克薩斯大學卡爾提出選擇性激光燒結(SLS)技術，1990年麻省理工學院申請了“三維印刷技術”專利等。本世紀至今全球越來越多的公司先后涉足3D打印制造，目前全球已經(jīng)產(chǎn)生兩家行業(yè)巨頭Stratasys公司和3D Systems。根據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計，2012年3D打印市場規(guī)模達到22.04美元，同比增長29%，預計未來3D打印市場將保持快速增長的勢頭。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，本世紀的市場”。
　　原理：分層制造，逐層疊加
　　“3D打印”是一類將材料逐層添加來制造三維物體的“增材制造”技術的統(tǒng)稱，其核心原理是：“分層制造，逐層疊加”，類似于高等數(shù)學里柱面坐標三重積分的過程。區(qū)別于傳統(tǒng)的“減材制造”，3D打印技術將機械、材料、計算機、通信、控制技術和生物醫(yī)學等技術融合貫通，具有縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低研發(fā)成本和一體制造復雜形狀工件等優(yōu)勢，未來可能對制造業(yè)生產(chǎn)模式與人類生活方式產(chǎn)生重要的影響。
　　按照3D打印的成型機理，通常將3D打印分為兩大類：沉積原材料制造與黏合原材料制造，涵蓋十多種具體的三維快速制造技術，較為成熟和具備實際應用潛力的技術有5種：SLA-立體光固化成型、FDM-容積成型、LOM-分層實體制造、3DP-三維粉末粘接和SLS-選擇性激光燒結。
　　特點：技術類型與材料共同決定應用范圍
　　具體到細分類型，不同的成型原理對材料的要求也不同。目前SLA技術主要采用液態(tài)光敏樹脂，F(xiàn)DM技術主要使用絲狀熱熔性塑料，LOM使用薄膜材料，SLS使用金屬粉末，而3DP可使用金屬粉末或塑料粉末等。反過來講，材料本身的物理特性又會限制不同技術的應用。
　　立體光固化成型的成形速度快，精度相對較高，且外形表面好，但限于光敏樹脂的物理特性，其3D打印產(chǎn)品主要用于代替熔模精密鑄造中的蠟模和原型設計驗證方面，而很少作為功能性零件使用。目前3D打印技術中唯一可桌面化的技術是FDM，京東商城所售的3D打印機就是基于這種技術，使用ABS或PLA絲狀、線狀材料制作玩具；而在工業(yè)中FDM使用的絲狀才來主要是工程塑料，其產(chǎn)品多為塑料件、鑄造蠟模和樣件等。SLS是3D技術中最具潛力制備功能性零件的技術，SLS可再細分為金屬粉末和粘結劑混合燒結、金屬粉末激光燒結和金屬粉末壓坯燒結；SLS主要優(yōu)勢是制作相對高強度的金屬制品，在高端制造領域中完成樣件功能試驗或裝備模擬。南京航空航天大學用Ni基合金混銅粉進行燒結成型的試驗，成功地制造出具有較大角度的倒錐形狀的金屬零件。
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2013-12-30 12:48 上傳

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