3d打印新技術(shù)

1、3D打印技術(shù)（英語(yǔ)：3D printing），即快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(shù)字模型文件 為基礎(chǔ)，運(yùn)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(gòu)造物體的技術(shù)。過 去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。 特別是一些高價(jià)值應(yīng)用（比如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機(jī)零部件）已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印 而成的零部件?！?D打印技術(shù)”意味著這項(xiàng)技術(shù)的普及。3D打印技術(shù)通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這種

2、打印機(jī)的產(chǎn)量以及銷量在二 十一世紀(jì)以來就已經(jīng)得到了極大的增長(zhǎng)，其價(jià)格也正逐年下降。該技術(shù)珠寶，鞋類，工業(yè)設(shè)計(jì)，建筑，工程和施工（AEC），汽車，航空航天，牙科 和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程，槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速 成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“印材料”，與電 腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起

3、來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。 這一技術(shù)如今在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，人們用它來制造服裝、建筑模型、汽車、巧克力甜品等。2過程原理每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身 很小，且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，而沒有膠 水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì)被“打印”成型， 打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利

4、用。打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當(dāng)然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊 材料，不僅對(duì)固化反應(yīng)速度有要求，對(duì)于模型強(qiáng)度以及“打印”分辨率都有直接影響。3D打 印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能 夠清晰打印。受到噴打印原理的限制，打印速度勢(shì)必不會(huì)很快，較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小 時(shí)25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實(shí)現(xiàn)彩色 打印，色彩深度高達(dá)2

5、4位。由于打印精度高，打印出的模型品質(zhì)自然不錯(cuò)。除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設(shè)計(jì)，結(jié) 構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)部件也不在話下。如果用來打印機(jī)械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正常活 動(dòng)，而腔體、溝槽等形態(tài)特征位置準(zhǔn)確，甚至可以滿足裝配要求，打印出的實(shí)體還可通過打 磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。同時(shí)粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能 復(fù)合、熔模鑄造等其它材料可供選擇。3優(yōu)點(diǎn)介紹三維打印技術(shù)的魅力在于它不需要在工廠操作，桌面打印機(jī)可以打印出小物

6、品，而且， 人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里；而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機(jī)零件 等大物品，則需要更大的打印機(jī)和更大的放置空間。3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中 生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢(shì)：通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本；大幅 減少了材料浪費(fèi)；而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形，讓

7、人們可以更有 效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器；另外，在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下，三維打 印技術(shù)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。三維打印技術(shù)還有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)金屬和塑料零件為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，這就意味 著它們會(huì)非常笨重，并且含有與制造有關(guān)但與其功能無關(guān)的剩余物。三維打印技術(shù)不是這樣 的。在三維打印技術(shù)中，原材料只為生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品'，借用三維打印技術(shù)，他的團(tuán)隊(duì)生 生的威力將是驚人的。在航空工業(yè)上

8、廣泛被使用的一種金屬是鈦，它的密度只有鋼鐵的一半， 強(qiáng)度卻遠(yuǎn)勝于絕大多數(shù)合金，如果通過激光將鈦熔化并一層層噴出飛機(jī)來，無疑將大大提高 美國(guó)戰(zhàn)機(jī)的制造速度。為此，1985年，在五角大樓主導(dǎo)下，美國(guó)秘密開始了鈦合金激光成 形技術(shù)研究，1992年這項(xiàng)技術(shù)才公之于眾。（右圖為美國(guó)F-22戰(zhàn)機(jī)的鈦合金整體式承力框， 它曾經(jīng)是世界上最大的一體式鈦合金構(gòu)件）不過，由于在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術(shù)難題無法解決，美國(guó)始終無法生產(chǎn)高 強(qiáng)度、大尺寸的激

9、光成形鈦合金構(gòu)件（ 2005年，美國(guó)從事鈦合金激光成型制造業(yè)務(wù)的商業(yè) 公司Aeromet由于始終無法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件，沒能實(shí) 現(xiàn)有價(jià)值的市場(chǎng)應(yīng)用而倒閉（美國(guó)的其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也無法攻克這一難題，只能進(jìn)行小尺寸 鈦合金部件的打印或進(jìn)行鈦合金零件表面修復(fù)。我國(guó)于1999年開始金屬零件的激光快速成形技術(shù)研究，在國(guó)家'863”、“973”計(jì)劃、國(guó) 家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的大力支持下，集中開展了鎳基高溫合金及

10、多種鈦合金的成形研 究，形成了多套具有工業(yè)化示范水平的激光快速成形系統(tǒng)和裝備；掌握了金屬零件激光快速 成形的關(guān)鍵工藝及組織性能控制方法，所成形的TC4、TA15、TA12等鈦合金及Inconel718 合金的力學(xué)性能均達(dá)到或超過鍛件的水平，為該技術(shù)在上述材料零件的直接制造方面奠定了 基礎(chǔ)；我國(guó)在飛機(jī)鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的激光快速成形方面取得了重要突破，有效解決了 激光快速成形鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的變形開裂及內(nèi)部質(zhì)量控制兩大技術(shù)難題，通過

11、對(duì)鈦合 金零件凝固組織的有效控制，所成形的飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件的綜合力學(xué)性能達(dá)到或超過鈦合金 模鍛件，已通過裝機(jī)評(píng)審并得到應(yīng)用。中國(guó)的鈦合金激光成形技術(shù)起步較晚，直到1995年美國(guó)解密其研發(fā)計(jì)劃3年后才開始 投入研究。早期基本屬于跟隨美國(guó)的學(xué)習(xí)階段，不過卻后來居上，其中，中航激光技術(shù)團(tuán)隊(duì) 取得的成就最為顯著。“觀察者網(wǎng)”文章表示，早在2000年前后，中航激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)就已開 始投入“3D激光焊接快速成型技術(shù)”研發(fā)，解決了多項(xiàng)世界技術(shù)難題、生產(chǎn)

12、出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺 寸達(dá)到4米量級(jí)、性能滿足主承力結(jié)構(gòu)要求的產(chǎn)品。（下圖為F-35的鈦合金整體框）如今，中國(guó)已具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，成 為當(dāng)今世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造、應(yīng)用的國(guó)家（在解決了材料變 形和缺陷控制的難題后，中國(guó)生產(chǎn)的鈦合金結(jié)構(gòu)部件迅速成為中國(guó)航空力量的一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)， 中國(guó)先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)上的鈦合金構(gòu)件所占比例已超過20%（對(duì)于剛接觸3d打印的朋友提供點(diǎn)幫助！3D打印或?qū)⒄衔?/p>

13、流供應(yīng)鏈3D打印技術(shù)雖然在部份國(guó)家或地區(qū)非?；鸨?，但是它距離大規(guī)模步入桌面端還有很大 距離，主要原因還是價(jià)格因素的影響，制約著它的普及進(jìn)程。3D打印的魅力是非常大的，它吸引著我們把目光及注意力不斷投入它的身上（但是與 它給我們的吸引力相反的是，3D打印機(jī)距離普及還有非常長(zhǎng)的路要走（制約3D打印普及 的原因很簡(jiǎn)單，主要是價(jià)格太貴，不適合桌面端推廣，即使它非常熱門。業(yè)內(nèi)人士表示，小型桌面3D打印機(jī)已經(jīng)變得很便宜了，售價(jià)大概為1.8萬(wàn)元。不過

14、便 宜也是相對(duì)而言，對(duì)桌面設(shè)備來說，1.8萬(wàn)對(duì)于普通大眾階層還是過于偏高，并且的它的成 品率也并不能保證是百分之百的成功，有一定良品率限制，打印材料不光種類少，價(jià)格也相 對(duì)較貴（此外，3D打印機(jī)打印速度是還是相對(duì)比較慢，和成熟的工業(yè)流水線生產(chǎn)相比，不 具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，專家認(rèn)為，3D打印創(chuàng)造了很多新的機(jī)會(huì)（小批量制造和個(gè)性化產(chǎn)品制造已經(jīng)成 為生意（而且，互聯(lián)網(wǎng)與3D打印跨界組合將產(chǎn)生更多創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)（展望未來，3D打 印將讓制造業(yè)供應(yīng)鏈鏈