3D打印机简介之-----3D打印机的发展史 点击:3990 | 回复:2



研讨会宣传员_3259

    
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发表于:2013-06-24 15:01:13
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3D打印机(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。2013年5月22日,NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司,向其投资12.5万美元,研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。

目录基本概述发展历史产品介绍工作步骤三维设计打印过程制作完成历史意义产品大小最小产品最大产品打印音乐应用领域3D打印机发展3D打印机厂商最新产品家用3D打印机发展前景未来趋势技术特性其他展开基本概述发展历史产品介绍工作步骤三维设计打印过程制作完成历史意义产品大小最小产品最大产品打印音乐应用领域3D打印机发展3D打印机厂商最新产品家用3D打印机发展前景未来趋势技术特性其他展开

 

编辑本段基本概述3D打印机,即快速成形技术的一种机器,它是一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,意味着这项技术正在普及。它的原理是:把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品,可以即时使用。通过3D打印机也可以打印出食物。这也是大多吃货所关心的3D打印机未来的发展方向。编辑本段发展历史3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术,上世纪80年代已有雏形,其学名为“快速成型”。   一组不同的3D打印机集合在20世纪80年代中期,SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利,项目由DARPA赞助的。1979年,类似过程由RF Housholder得到专利,但没有被商业化。1995年,麻省理工创造了“三维打印”一词,当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案,变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案,而不是把墨水挤压在纸张上的方案。说到3D打印,就不得不提3D打印机3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大,价格也开始下降。该技术可用于珠宝,鞋类,工业设计,建筑,工程和施工(AEC),汽车,航空航天,牙科和医疗产业,教育,地理信息系统,土木工程,和许多其他领域。最早的3D打印出现在上个世纪的80年代,价格极其昂贵且所能打印的产品数量也少得可怜。3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国,到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一据报道,美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机,并已将其成功推向市场。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,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3D打印机的应用将会更加广泛。在此之前,三维打印机数量很少,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到的零部件。   最早的3d打印机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,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。编辑本段产品介绍3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料 3d打印机和打印物(19张)打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。
  使用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。
  堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如,一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上,此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术,整个流程是在喷头内熔化塑料,然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
  还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模[1]托盘上形成一层极薄的粉末层,然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时,介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸,最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。编辑本段工作步骤3D打印机工作步骤是这样的:先通过计算机建模软件建模,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,然后再进行打印输出。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。三维设计三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即 切片,从而指导打印机逐层打印。
  设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。打印过程打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
  打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如Objet Connex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
  传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而三维打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。制作完成三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体,再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
  有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。编辑本段历史意义3d打印带来了世界性制造业革命。[2]编辑本段产品大小最小产品世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学,由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小,重量约3.3磅(约1.5公斤),造价1200欧元(约1.1万元人民币)。相比于其他的打印技术,这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验,希望能够早日面世。最大产品华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力,实现重大突破,研发出全球最大的“3d打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。从理论上说,只要长宽尺寸小于1.2米的零件(高度无需限制),都可通过这部机器“打印”出来。据介绍,由于这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加,大大降低了设计与制造的复杂度,让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷,一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。同时,对研发出的新产品,可快速根据图纸做出样品,大大缩短研发周期。如今,该设备被国内外200多家用户购买使用,每台价格从几十万元到200多万元不等。由大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段,其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线,可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。据介绍,该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线,使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效,再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离,就可以得到原型件或铸模。这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比,大大提升打印效率,打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。编辑本段打印音乐  打印音乐的3D打印机为了探索3D打印机更多的应用,Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上,Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO,而且作为一个表演项目,它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是:该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行,声音的音调决定速度,从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨,它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。编辑本段应用领域3D打印机的应用对象可以是任何行业,只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司(已更名为Stratasys,2012年)认为,3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。医疗行业。一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染,因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨,这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。骨骼打印据国外媒体报道,在不久的将来外科医生们或许就将可以在手术中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。这种神奇的3D打印机已经被制造出来了,而用于替代真实人体骨骼的打印材料则正在紧锣密鼓地测试之中。在实验室测试中,这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长,并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。未来数年内,打印出的质量更好的骨骼替代品或将帮助外科手术医师进行骨骼损伤的修复,用于牙医诊所,甚至帮助骨质疏松症患者恢复健康。3D打印技术迅速兴起,成为炙手可热的新型产业,它可以打印的立体产品种类正迅速增加。为了打印骨 3D打印机图片(20张)骼材料,博斯和她的同事们使用了一台商业销售的ProMetal 3D打印机进行测试。这种3D打印机最初的设计目的是为了打印金属件。它会逐层喷洒塑料胶粒在一层粉末基底之上并逐层成型。每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。这种骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙,其中还额外添加了硅和锌以便增强其强度。当它被植入人体内之后可以暂时起到骨骼的支撑作用,并在此过程中帮助正常骨骼细胞生长发育并由此修复之前的损伤,随后这种材料可以在人体内自然溶解。科学家们花费4年时间才找出这种材料的合适配方,其中涉及化学,材料学,生物学和工艺科学的诸多学科。科学研究。美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描,利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型,不但保留了原化石所有的外在特征,同时还做了比例缩减,更适合研究。产品原型。比如微软的3D模型打印车间,在产品设计出来之后,通过3D打印机打印出来模型,能够让设计制造部门更好的改良产品,打造出更出色的产品。文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览,所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。建筑设计。在建筑业里,工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美。完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。制造业。制造业也需要很多3D打印产品,因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产,所以制造业利用3D技术能带来很多好处,甚至连质量控制都不再是个问题。食品产业。没错,就是“打印”食品。研究人员已经开   砂糖3D打印机始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来,很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然,到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。2013年5月22日,NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司,向其投资12.5万美元,研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。[3]汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能),而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时,会将一些非关键部件用3D打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒,还是有你半身浮雕的手机外壳,抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指,都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来,就可以实现。美容护肤。3D打印技术未来也可能会帮助爱美人士进行整容,说不定未来最有效果的青春痘的治疗方法就是通过3D打印技术来实现呢!不仅青春痘,包括祛斑、美白等领域都有希望使用到3D打印技术的!行业现状3D打印机发展1、价格因素:大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右,一些国内的仿制品价格可以低到6000元。但是据3D打印机代理商透露,国产的3D打印机虽然价格低,但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说,由于仅能打印塑料产品,因此使用范围非常有限,而且对于家庭用户来说,3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前,人们必须会懂得3D建模,然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式,最后再进行打印。2、原材料3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料,两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是,这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比,还相差甚远。不仅如此,这些材料的价格便宜的几百元一公斤,最贵的要四万元左右。3、社会风险成本如同核反应既能发电,又能破坏一样。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧,而未来的发展也会令不少人担心。如果什么都能彻底复制,想到什么就能制造出什么,听上去很美的同时,也着实让人恐惧。4.著名的3D打印悖论3d打印是一层层来制作物品,如果想把物品制作的更精细,则需要每层厚度减小;如果想提高打印速度,则需要增加层厚,而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品,同传统的大规模工业生产相比,没有成本上的优势,尤其是考虑到时间成本,规模成本之后。5.整个行业没有标准,难以形成产业链21世纪3d打印机生产商是百花齐放。 3D打印机缺乏标准,同一个3d模型给不同的打印机打印,所得到的结果是大不相同的。此外,打印原材料也缺乏标准,2012-2013年3d打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料,这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解,毕竟普通打印机也走这一模式,但3d打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别,这让材料生产商很难进入,研发成本和供货风险都很大,难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料,事实上却是材料捆绑了打印机,非常不利于降低成本和抵抗风险。6.意料之外的工序:3d打印前所需的准备工序,打印后的处理工序很多人可能以为3d打印就是电脑上设计一个模型,不管多复杂的内面,结构,摁一下按钮,3d打印机就能打印一个成品。这个印象其实不正确。真正设计一个模型,特别是一个复杂的模型,需要大量的工程,结构方面的知识,需要精细的技巧,并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例,如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑,打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。媒体将3d打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需要一些后续工艺:或打磨,或烧结,或组装,或切割,这些过程通常需要大量的手工工作。7. 缺乏杀手锏产品及设计都说3d打印能给人们巨大的生产自由度,能生产前所未有的东西。可直到2012年,这种“杀手”级别的产品还很少,几乎没有。做些小规模的饰品,艺术品是可以的,做逆向工程也可以的,但要谈到大规模工业生产,3d打印还不能取代传统的生产方式。如果3d打印能生产别的工艺所不能生产的产品,而这种产品又能极大提高某些性能,或能极大改善生活的品质,这样或许能更快的促进3d打印机的普及。可2012-2013年3d打印机这方面并不尽如人意。3D打印机厂商(部分厂家型号列表:)销售商店国家生产工厂型号是否组装打印尺寸(长宽高 mm)SeeMeCNC美国SeeMeCNCH-1.1DIY kit152x152x152PP3DP中国tiertimeUP!YES140x140x135Sumpod英国SumpodSumpod MDF BasicDIY kit140x140x100Romscraj新加坡RomscrajPortabeeDIY kit120x120x120南京宝岩中国南京宝岩自动化有限公司HOFI X1DIY kit140*180*135Solidoodle美国SolidoodleSolidoodleYes152x152x152RepRapPro英国RepRapProRepRapPro *DIY kit140x140x110Mixshop加拿大MixshopPrusa Mendel Full KitDIY kit200x200x140RepRap France - eMotion Tech法国RepRap France - eMotion TechPrusa Mendel V2DIY kit220x220Printrbot美国PrintrbotPrintrbot LCDIY kit152x152x152Eventorbot美国EventorbotEventorbotDIY kit203x254x152Romscraj新加坡romscrajDurbie Prusa Mendel ReprapDIY kit200x200x140Makemendel印度MakemendelOrca v0.30DIY kit220x220x165RepRap France - eMotion Tech法国RepRap France - eMotion TechPrusa Mendel V2DIY kit220x220RepRapPro英国RepRapProComplete RepRapPro Huxley KitDIY kit140x140x110Mixshop加拿大MixshopMix G1 Full KitDIY kit170x150x170MakeMendel印度MakeMendelRapidBot KitDIY kit220x220x165北京星奥远航中国CIOR-TechCior 0.40 KitDIY kit200x200x160北京友科莱科技有限公司中国BFBBFB 3D touchYES275x275x240最新产品  纳米级别微型3D打印机纳米级别微型3D打印机德国公司Nanoscribe GmbH在美国旧金山某展会上,发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。 这款Photonic Professional GT 3D打印机,能制作纳米级别的微型结构,以最高的分辨率,快速的打印宽度,打印出不超过人类头发直径的三维物体。家用3D打印机3D Systems公司还在CES2013展会上推出了一款Cubify系列家用3D打印机,与第一代产品相比,第二代Cube有许多改进,其中包括打印速度是原来的1.5倍,既可以使用ABS,也可以使用可回收的PLA塑料。第二代Cube保持了第一代产品的许多特性,例如方便加载的粉盒(交回旧粉盒可获得折扣)、触控屏控制和WiFi连接。发展前景科学家们正在利用3D打印机制造诸如皮肤、肌肉和血管片段等简单的活体组织,很有可能将有一天我们能够制造出像肾脏、肝脏甚至心脏这样的大型人体器官。如 果生物打印机能够使用病人自身的干细胞,那么器官移植后的排异反应将会减少。人们也可以打印食品,比如康奈尔大学的科学家们已经成功打印出了杯形蛋糕。几乎所有人都相信,食品界的杀手级应用将是能够打印巧克力的机器。3D打印被用作《经济学人》杂志封面,主题为《看制造业新技术如何改变世界》,详细介绍了3D打印的历史和发展,可见人们对于3D打印成为一项可以改变世界的影响力日益关注。回顾2011年,3D打印市场并购整合成为主流,业内主流3D打印公司完成了大规模收购,建立未来3D打印全方位服务平台,以拓展更广的用户与合作伙伴群及联合研发更多适合市场推广的产品。而3D打印的价值体现在想象力驰骋的各个领域,3D打印正让“天马行空”转变为“脚踏实地”的可能,人们利用3D打印为自己所在的领域贴上了个性化的标签。人们纷纷展示了如何3D打印马铃薯、巧克力、小镇模型,甚至扩展到用3D打印汽车和飞机。3D打印行业的发展犹如其定义本身,始终凸显着“创新突破”这一关键特质。创新突破1:3D打印应用领域扩展延伸3D打印的优势在2011年被充分应用于生物医药领域,利用3D打印进行生物组织直接打印的概念日益受到推崇。比较典型的包括Open3DP创新小组宣布3D打印在打印骨骼组织上的应用获得成功,利用3D打印技术制造人类骨骼组织的技术已经成熟;哈佛大学医学院的一个研究小组则成功研制了一款可以实现生物细胞打印的设备;另外,3D打印人体器官的尝试也正在研究中。随着3D打印材料的多样化发展以及打印技术的革新,3D打印不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力,同时其魅力更延伸至食品制造、服装奢侈品、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。创新突破2:3D打印速度、尺寸及技术日新月异在速度突破上,2011年,个人使用3D打印机的速度已突破了送丝速度300mm每秒的极限,达到350mm每秒。在体积突破上,3D打印机体积为适合不同行业的需求,也呈现“轻盈”和“大尺寸”的多样化选择。已有多款适合办公室打印的小巧3D打印机,并在不断挑战“轻盈”极限,为未来进入家庭奠定基础。在Vienna University of Technology的一个研究项目中,该团队设计了迄今为止世界上最小的3D打印设备,并且降低了打印设备的制造成本,也有望未来进驻家庭。 在“大尺寸”领域,在德国的3D打印公司发布了4000x2000x1000mm尺寸的3D打印机,该款大尺寸3D打印机使打印大尺寸部件一次成型成为可能。3D打印技术日新月异,在2011年Lexus对外发布了新3D打印技术,该技术基于高科技循环编织技术,使用激光进行3D打印, 能够以编织的方式制作复杂的3D模型。据国外媒体报道,对于大多数消费者来说,3D打印机可以算是一种奢侈品。为了让更多消费者感受到3D打印机的神奇,玩具厂商 WobbleWorks在互联网上发起活动筹集3万美元,投资研发出了一种廉价的3D打印技术可以打印出一些复杂结构物体的“3D涂鸦手”。据了解,这支价值50美元的“3D涂鸦手”通过利用特殊“墨水”塑料线来书写,当用笔尖画出一个图形后,会立即冷却,随后出现一个3D结构模型。WobbleWorks公司希望该“3D涂鸦手”在2013年年末就可上市,而且还让艺术家为该“3D涂鸦手”模型设计出更多的图形,从3D动物到壮观的埃菲尔铁塔。该公司发言人表示,每个人都会用笔,所以他们设计了这款3D打印笔。如果你喜欢乱涂鸦、描绘或者在空中比划手势,都可以在这支“3D涂鸦手”中发现乐趣。使用者用这支“3D涂鸦手”画出一个东西,随后就会有一个相应的塑料3D模型“拔地而生”。同时,研究人员还表示,这支“3D涂鸦手”还可以作为塑料焊接工具使用。使用者甚至可以在任何表面上绘制图像,绘制时将笔尖向上抬,就会出现逼真的3D物体了,十分神奇。利用3D打印技术改善艺术及生活的例子屡见不鲜。例如荷兰时尚设计师Iris van Herpen 展示了它的服装设计作品,这些服装作品全部使用3D打印机一次成型。通过3D打印技术制造的服装,突破了传统服装剪裁的限制,帮助设计师完整地展现其灵感。而在Cornell大学的一个项目中,研究团队制造了一台3D打印机用于打印食物,展现了烹调的独特方式。其优势在于能够精确控制食物内部材料分布和结构,将原本需要经验和技术的精细烹调转换为电子屏幕前的简单设计。创新突破3:设计平台革新基于3D打印民用化普及的趋势,3D打印的设计平台正从专业设计软件向简单设计应用发展,其中比较成熟的平台有基于WEB的3D设计平台3D Tin,另外,微软、谷歌以及其他软件行业巨头也相继推出了基于各种开放平台的3D打印应用,大大降低了3D设计的门槛,甚至有的应用已经可以让普通用户通过类似玩乐高积木的方式设计3D模型.创新突破4:色彩绚烂形态逼真3D打印机的创造物除了色彩丰富之外也相当精美。Warner说道:“目前为止,大多数创造物的最高分辨率为100微米。但是我们能够以25微米的分辨率进行打印,创造出非常光洁的表面。”打印出色彩逼真而且没有任何毛刺的物体,不仅会受到3D打印发烧友的喜爱,对于普通消费者来说也是大受欢迎。MikeDuma说道:“其中一个有趣的推广就是家庭使用,我们把它称为家庭实用替代物。当你想要灯泡或者任何有着塑料支架的东西时,它们都可以打印出来。家庭用户也可以使用打印机打印玩具和临时需要的东西,25微米的分辨率甚至可以让你使用足够牢固的材料来打印假牙。”   Duma说道:“普通消费者所使用的3D打印机技术,最令人激动的发展莫过于家庭机器人的出现。3D打印使你能够进入机器人的世界。如果使用者能够快速重新设计并开发技术原型,那么他们就能够制造出多功能的简单机器人来做家务。那真的能够创造出接近于终端用户、消费者和普通家庭成员的机器人。”Warner相信,3D打印技术在技术领域所带来轰动,不会逊色于80年代的台式机和最近几年的平板电脑。未来趋势科幻电影成现实好莱坞大作《十二生肖》电影,小编相信各位成龙迷们对该部影片也不陌生,但该部影片中有项非常流行技术不知各位是否有留意,《十二生肖》中成龙佩戴了专业扫描手套来扫描剧中十二生肖铜像,另外一边通过专业设备将所扫描的铜像完美打印,看似很科幻不切实际,其实,影片中出现的专业设备就是目流行的3D打印技术,对于曾经来说这类技术可能属于试验阶段的产品,对于技术高速发展的时代来说,已经有国产品牌推出万元内3D打印机产品,并且还在京城首家3D打印机体验馆中进行了展示。打印机是款一直被定义于办公用户的产品,但小编却觉得3D打印机并不属于办公用品,而是一款生活中常会使用到的家电产品,为什么说3D打印机是款家电产品呢?首先,小编大胆假设下,如果生活中安装某设备,突然发现少掉一颗螺丝,正常情况下可能会去五金店里配,但有了3D打印机之后,就完全可以在家中打印一个相符的螺丝,用户无须出门就会解决困扰。另外,用户也可通过3D打印机制作DIY产品,比如在网络上看见非常别致的装饰品,就可通过3D打印机将其打印出来,当然生活中会使用到3D打印机的机会当然不止这些。编辑本段技术特性许多相互竞争的技术是可用的。它们的不同之处在于以不同层构建创建部件,并且以可用的材料的方式。一些方法利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”,   title例如:选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)和混合沉积建模(fused deposition modeling,FDM),还有一些技术是用液体材料作为打印的“墨水”的,例如:立体平板印刷(stereolithography,SLA)、分层实体制造(laminated object manufacturing,LOM)。每种技术都有各自的优缺点,因而一些公司会提供多种打印机以供选择。一般来说,主要的考虑因素是打印的速度和成本,三维打印机的价格,物体原型的成本,还有材料以及色彩的选择和成本。
  可以直接打印金属的打印机价格昂贵。有时候人们会先使用普通的三维打印机来制作模具,然后用这些模具制作金属部件。主流3D打印技术简介 FDM,SLA,3DP,SLS.熔融沉积快速成型(Fused Deposition Modeling,FDM)熔融沉积又叫熔丝沉积,它是将丝状热熔性材料加热融化,通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料融化后从喷嘴喷出,沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上,温度低于固化温度后开始固化,通过材料的层层堆积形成最终成品。在3D打印技术中,FDM的机械结构最简单,设计也最容易,制造成本、维护成本和材料成本也最低,因此也是在家用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术,而工业级FDM机器,主要以Stratasys公司产品为代表。FDM技术的桌面级3D打印机主要以ABS和PLA为材料,ABS强度较高,但是有毒性,制作时臭味严重,必须拥有良好通风环境,此外热收缩性较大,影响成品精度;PLA是一种生物可分解塑料,无毒性,环保,制作时几乎无味,成品形变也较小,所以国外主流桌面级3D打印机均以转为使用PLA作为材料。FDM技术的优势在于制造简单,成本低廉,但是桌面级的FDM打印机,由于出料结构简单,难以精确控制出料形态与成型效果,同时温度对于FDM成型效果影响非常大,而桌面级FDM 3D打印机通常都缺乏恒温设备,因此基于FDM的桌面级3D打印机的成品精度通常为0.3mm-0.2mm,少数高端机型能够支持0.1mm层厚,但是受温度影响非常大,成品效果依然不够稳定。此外,大部分FDM机型制作的产品边缘都有分层沉积产生的“台阶效应”,较难达到所见即所得的3D打印效果,所以在对精度要求较高的快速成型领域较少采用FDM。光固化成型(Stereolithigraphy Apparatus,SLA)光固化技术是最早发展起来的快速成型技术,也是研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术之一。光固化技术,主要使用光敏树脂为材料,通过紫外光或者其他光源照射凝固成型,逐层固化,最终得到完整的产品。光固化技术优势在于成型速度快、原型精度高,非常适合制作精度要求高,结构复杂的原型。使用光固化技术的工业级3D打印机,最著名的是objet,该制造商的3D打印机提供超过123种感光材料,是目前支持材料最多的3D打印设备。光固化快速成型应该是3D打印技术中精度最高,表面也最光滑的,objet系列最低材料层厚可以达到16微米(0.016毫米)。但是光固化快速成型技术也有两个不足,首先光敏树脂原料有一定毒性,操作人员使用时需要注意防护,其次光固化成型的原型在外观方面非常好,但是强度方面尚不能与真正的制成品相比,一般主要用于原型设计验证方面,然后通过一系列后续处理工序将快速原型转化为工业级产品。此外,SLA技术的设备成本、维护成本和材料成本都远远高于FDM,因此,基于光固化技术的3D打印机主要应用在专业领域,桌面领域已有两个桌面级别SLA技术3D打印机项目启动,一个是Form1,一个是B9,相信不久的将来会有更多低成本的SLA桌面3D打印机面世。三维粉末粘接(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)3DP技术由美国麻省理工大学开发成功,原料使用粉末材料,如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等,3DP技术工作原理是,先铺一层粉末,然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域,让材料粉末粘接,形成零件截面,然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程,层层叠加,获得最终打印出来的零件。3DP技术的优势在于成型速度快、无需支撑结构,而且能够输出彩色打印产品,这是其他技术都比较难以实现的。3DP技术的典型设备,是3DS旗下zcorp的zprinter系列,也是3D照相馆使用的设备,zprinter的z650打印出来的产品最大可以输出39万色,色彩方面非常丰富,也是在色彩外观方面,打印产品最接近于成品的3D打印技术。但是3DP技术也有不足,首先粉末粘接的直接成品强度并不高,只能作为测试原型,其次由于粉末粘接的工作原理,成品表面不如SLA光洁,精细度也有劣势,所以一般为了产生拥有足够强度的产品,还需要一系列的后续处理工序。此外,由于制造相关材料粉末的技术比较复杂,成本较高,所以3DP技术主要应用在专业领域,桌面级别仅有一个PWDR项目在启动,但仍然处于0.1状态,尚需观察后续进展。选择性激光烧结(Selecting Laser Sintering,SLS)该工艺由美国德克萨斯大学提出,于1992年开发了商业成型机。SLS利用粉末材料在激光照射下烧结的原理,由计算机控制层层堆结成型。SLS技术同样是使用层叠堆积成型,所不同的是,它首先铺一层粉末材料,将材料预热到接近熔化点,再使用激光在该层截面上扫描,使粉末温度升至熔化点,然后烧结形成粘接,接着不断重复铺粉、烧结的过程,直至完成整个模型成型。激光烧结技术可以使用非常多的粉末材料,并制成相应材质的成品,激光烧结的成品精度好、强度高,但是最主要的优势还是在于金属成品的制作。激光烧结可以直接烧结金属零件,也可以间接烧结金属零件,最终成品的强度远远优于其他3D打印技术。SLS家族最知名的是德国EOS的M系列。激光烧结技术虽然优势非常明显,但是也同样存在缺陷,首先粉末烧结的表面粗糙,需要后期处理,其次使用大功率激光器,除了本身的设备成本,还需要很多辅助保护工艺,整体技术难度较大,制造和维护成本非常高,普通用户无法承受,所以应用范围主要集中在高端制造领域,而尚未有桌面级SLS 3D打印机开发的消息,要进入普通民用领域,可能还需要一段时间。3D打印领域发展迅猛,从巨型的房屋打印机到微型的纳米级细胞打印机,各种新技术层出不穷,但是主要还是集中在专业领域,民用市场还是以简单架构的FDM为主,无论效果还是精度都差强人意,我们期待着随着技术发展和成本降低,桌面级3D打印机也能够真正实现所见即所得的打印效果,那时候3D打印改变世界将不再是一个梦想。累积技术基本材料选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末直接金属激光烧结(Direct metal laser sintering,DMLS)几乎任何合金熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)热塑性塑料, 共晶系统 金属、可食用材料立体平版印刷(stereolithography,SLA)光硬化树脂(photopolymer)数字光处理(DLP)液态树脂熔丝制造(Fused Filament Fabrication,FFF)聚乳酸(PLA)、ABS树脂融化压模(Melted and Extrusion Modeling,MEM)金属线、塑料线分层实体制造(laminated object manufacturing,LOM)纸、金属膜、塑料薄膜电子束熔化成型(Electron beam melting,EBM)钛合金选择性热烧结(Selective heat sintering,SHS)Thermoplastic powder粉末层喷头三维打印(PP)石膏注:粉末层喷头三维打印    en:Powder bed and inkjet head 3d printing,PP编辑本段其他3D打印机将抵太空 可打印空间站30%零部件据国外媒体报道,   3D打印机进行零重力测试飞行实验2014年,一台3D打印机将抵达国际空间站,宇航员将使用它打印制造地球之外首个工具或者仪器零部件。“太空制造”公司与美国宇航局马歇尔太空飞行中心建立合作关系,共同完成3D打印零重力实验(简称3D打印实验),他们将开启太空制造能力,帮助人类在太阳系其它星球建立殖民基地。该公司CEO亚伦-科梅尔(Aaron Kemmer)说:“3D打印实验是美国宇航局未来重点研究项目之一,3D打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性,同时可以降低生产制造成本。首台3D打印机将制造一些测试试样,之后再用于制造大量零部件,以及工具和科学装置。”2014年8月,这台3D打印机将连同太空货物由SpaceX飞行器携带升空抵达国际空间站,采用“挤制递增制造”技术将聚合物和其它材料逐层打印,最终形成所需的打印物体。3D打印设计蓝图可从空间站计算机中预先载入或者从地面上行传输。太空制造公司首席技术专家詹森-邓恩(Jason Dunn)称,这种3D打印技术将使人们的太空生活更加简单便捷,成本降低,空间站超过30%的零部件都可以通过这台3D打印机制造。美国宇航局马歇尔太空飞行中心3D打印项目负责人尼基-沃克海瑟(Niki Werkheiser)说:“3D打印是一项令人兴奋的技术,它将使我们以同等地球生活效率和生产能力的方式在太空中生活工作。我们的最终目标是消除对地球制造的材料和零部件的依赖性。”美国宇航局研制一款3D打印机可采用廉价原料制造太空食物,并且具有较长的保质期。这种3D比萨打印机还可帮助宇航员完成远程太空旅行,例如:500天火星之旅。同时,太空制造公司正在研制一种叫做“递增生产设备”的永久性太空打印装置,预计2016年将交付国际空间站使用。

 

 



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我其实特想弄一张我的3D照片。。。。呵呵

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发表于:2013-06-24 18:07:36
2楼

伴随着机器人技术而产生的。。。。。。。。。。。


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