前沿科技 高端制造的利器—3D打印

近年來，3D打印技術頻繁出現在人們生活中，與傳統(tǒng)工藝加工相比，是一種全新的制作理念。其基本原理是離散與堆積，實現形式為"增材制造"。

與傳統(tǒng)制造業(yè)不同，其應用領域廣泛，制造過程將數字化信息技術與制造技術融合，根據任意零件三維模型成形復雜形狀的零件，無需專用模具，這意味著3D打印技術在現代制造過程中發(fā)揮著不可替代的作用。今天就跟隨小欣的步伐，一起來探索關于3D打印的奧秘吧！

3D打印技術簡介

3D打?。?DP）即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業(yè)設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

3D打印技術原理

日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張。

而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。

通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。

3D打印存在著許多不同的技術。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

3D打印技術過程

三維設計

三維打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。

設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

切片處理

打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

傳統(tǒng)的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而三維打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成打印

三維打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

總結

3D打印技術具有結構精密、整體性好、成本低的特點。生產出了一系列具有良好經濟價值的產品，廣泛應用于機械制造、建筑、醫(yī)藥、航空航天等諸多領域。

因此，3D打印需要根據不同客戶的多樣化需求制作3D打印產品，為客戶提供外觀最好的作品。這不僅可以大大降低產品的生產成本和市場競爭風險，還可以在一定程度上提高很多普通用戶的消費和生活水平。

隨著研究的不斷深入和技術的不斷進步，3D打印的應用領域將不斷擴大，打印材料將更加多樣化，打印設備的功能也將更加完善，這將很快對傳統(tǒng)的生產方式帶來深遠的影響，引領全球制造業(yè)新一輪的革命浪潮。

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