3D打印是一个时髦的称呼,准确来说“增材生产技术”(Additive manufacturing AM)更能体现3D打印是一种层层叠加的生产过程。这项技术早在上世纪80年代就提出来了,因为缺少计算机和互联网技术的强力支持,该项技术发展缓慢,并且非常昂贵。
Chuck Hull 发明的第一台3D打印机 1983年
提起3D打印,很多的第一印象就是“了不起,高科技!”其实,2009年以前,3D打印机只有少数的工业企业和研究机构使用。随着桌面级(FDM)机型的开源化(即RepRap),这个技术名词开始被大众熟悉。随后,市场引进了低成本的RepRap 3D打印机概念,有关3D打印的新闻开始井喷式爆发。
然而,作为一项产业,目前国内的3D企业赚钱的并不多。其中原因多多,今天这篇文章就专门为3D打印做一次“相对深入”的科普。
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什么是3D打印?
3D打印是一个有趣的生产过程,通过数字化的设计创造出一个立体的物体。有各种不同的3D打印技术和材料可供选用,但他们的基本原理都一样,就是通过材料的层层累加,将一个数字模型变成一个固体的三维物体。
每一个3D打印开始前,你首先要为你想得到的物体做一个电子版的设计文件,就像一张蓝图。跟我们平常打印文件一个道理,空白文档是什么也打不出来的。3D打印的设计图可以精细到每一层,然后的工作扔给3D打印机就好了。
具体的打印过程视技术而不同,简单的比如用一台台式打印机融化塑料材料后一层层铺在打印平台上,复杂的比如要打印一台工业机器,要用激光有选择性的让金属粉末在高温下融化。根据物体的大小,打印过程可能需要数个小时,打印出的物体通常还要经过后处理来达到令人满意的效果。
打印的材料根据打印机的类型有所不同,从塑料到橡胶、沙石、金属、合金材料都有,每一年都有很多新材料在市场上出现
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3D打印的主要类型
3D打印因为技术的不同分为以下几个主要类型。
1、FDM技术
FDM技术使用一般塑料材料,适用于快速、低成本打印的需求,应用范围很广。
FDM技术图例
2、SLA&DLP技术
使用高性能光敏树脂材料,利用光固化原理成型。用于打印表面光滑的高精度元器件,多用于制作高细节要求的雕塑件、珠宝模具和样品机。不适用于大型物体的打印。
目前,潘多拉科技研发的VLC新技术,不需要紫外线和激光,而利用自然光对树脂进行光固化,大幅降低了设备成本。
SLA&DLP技术图例
3、SLS技术
使用SLS尼龙材料 ,用于生产功能性样品、元件和一些终端产品,采用镭射烧结技术的最大优点是可能做到几乎完全自由的设计,可以打印出极其复杂的物体。不过也需要相对较长的冷却时间。
SLS技术图例
4、材料喷射技术
材料多样,包括刚性不透明塑料、透明塑料、类橡胶塑料、模拟聚丙烯材料等。目前最为精确的3D打印技术,层厚度小于一根头发丝的直径。适用于打印各种高精度物体。
材料喷射技术