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      3D打印及应用介绍

      2018-08-30 12:01:30 来源: 浏览:1211 次

    【摘要】

    3D打印及应用介绍

     

    宝鸡市时代汽车产业生产力促进中心有限公司

    北京三维博特科技有限公司

     

     

     

    3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有第三次工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备——3D打印机,用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识。3D打印机是3D打印的核心设备,它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航空、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。

     

    3D打印应用领域

    1.工业制造               2.文化创意和数码娱乐

    3.航空航天、国防军工     4.生物医疗     

    5.消费品                 6.建筑工程     

    7.教育                   8.科学研究     

    9.文物保护                10.食品行业     

    11.个性化定制

     

     

     

    3D打印基本过程

    3D打印基本过程是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。与传统制造不同,3D打印将三维实体变为若干个二位平面,通过对材料处理并逐层叠加进行生产,大大降低制造复杂度—不需复杂工艺、不需庞大机床、不需众多人力,从计算机输出任何材料、任何精度、任何形状的设计零件,所以被称为“增材制造”。

     

    3D打印基本原理

     

     

     

     

    3D打印优势

    优势1:制造复杂物品不增加成本

    就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式,并改变我们计算制造成本的方式。

    优势2:产品多样化不增加成本

    一台3D打印机可以打印许多形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少,做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本,一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。

    优势3:无须组装

    3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上,在现代工厂,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人(甚至跨洲)组装。产品组成部件越多,组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。

    优势4:零时间交付

    3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存,企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产,零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。

    优势5:设计空间无限

    传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。

    优势6:零技能制造

    传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求,然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示,做同样复杂的物品,3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式,并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。

    优势7:不占空间、便携制造

    就单位生产空间而言,与传统制造机器相比,3D打印机的制造能力更强。例如,注塑机只能制造比自身小很多的物品,与此相反,3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后,打印设备可以自由移动,打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用,因为它们所需的物理空间小。

    优势8:减少废弃副产品

    与传统的金属制造技术相比,3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人,90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。

    优势9:材料无限组合

    对当今的制造机器而言,将不同原材料结合成单一产品是件难事,因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展,我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料,这些材料色调种类繁多,具有独特的属性或功能。

    优势10:精确的实体复制

    数字音乐文件可以被无休止地复制,音频质量并不会下降。未来,3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率,我们可以扫描、编辑和复制实体对象,创建精确的副本或优化原件。3D打印突破了原来熟悉的历史悠久的传统制造限制,为以后的创新提供了舞台。

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