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3D新聞

3D打印原理 材料堆積法(一)

星之球激光 來源:北京晚報(bào)2013-03-11 我要評論(0 )   

3D打印,在專業(yè)領(lǐng)域,它又有另一個(gè)名稱快速成型技術(shù)。它出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代后期,是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)。這個(gè)并不新的技術(shù),為何在這幾年突然火起來呢? ...

        3D打印,在專業(yè)領(lǐng)域,它又有另一個(gè)名稱“快速成型技術(shù)”。它出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代后期,是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)。這個(gè)并不新的技術(shù),為何在這幾年突然火起來呢?

 

  工業(yè)級設(shè)備走入民間

  太爾時(shí)代科技有限公司的市場部經(jīng)理郭嶠認(rèn)為,這主要得益于國外數(shù)百萬元級別的工業(yè)級3D打印設(shè)備,在這幾年,轉(zhuǎn)變?yōu)樽烂婕壍脑O(shè)備。有些3D打印“神器”售價(jià)在1500美元以內(nèi),甚至更低,一時(shí)間受到DIY愛好者追捧,他們充分發(fā)揮自己的才智,打印出各種極具創(chuàng)意的3D物品,再加上網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),所以就在過去的兩年間,關(guān)于3D打印機(jī),許多“魔幻現(xiàn)實(shí)主義”般的新聞突現(xiàn)在人們眼前。

  2011年3月,英國一名科學(xué)家設(shè)計(jì)出一款自行車,并用打印機(jī)一次成型地打印出車輪、軸承和車軸,更重要的是它可以騎,而且其堅(jiān)固程度與鋼鋁材料不相上下;幾乎與此同時(shí),美國康奈爾大學(xué)一位教授帶領(lǐng)他的學(xué)生,在實(shí)驗(yàn)室里用一臺(tái)打印機(jī),打印出一塊有草莓醬的巧克力蛋糕;2011年9月,世界首輛3D打印機(jī)制造的汽車現(xiàn)身加拿大溫尼伯市……

  另外,還有一個(gè)值得注意的原因,就是國際上的影響。美國為了實(shí)現(xiàn)“制造業(yè)回流”,2011年6月,奧巴馬宣布一項(xiàng)新政策,并向3D打印產(chǎn)業(yè)支出5億美元以提升美國在制造業(yè)上的領(lǐng)先地位;2013年2月,奧巴馬在國情咨文演講中表示,將建設(shè)一個(gè)包含15個(gè)制造創(chuàng)新中心的全國性網(wǎng)絡(luò),希望專注于3D打印和基因圖譜等各種新興技術(shù)。

 

  原理:類似蠶的吐絲結(jié)繭

  對于3D打印機(jī)的工作原理,郭嶠打了一個(gè)形象的比喻:蠶吐出很細(xì)的絲,一層一層把自己包裹起來,就形成了一個(gè)“立體”的繭。雖然目前材料和工藝不一樣,但3D打印的基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀,通過一層層地堆積而成。比如塑料材質(zhì),就是將塑料加熱后,形成塑料絲,然后將塑料絲一層一層地堆起來,就形成了三維物品;還有一種是用激光照射光敏樹脂或者金屬粉末,形成固體后堆積起來變成三維物品。

  不管是哪種材料,都是一層一層往上加材料,而不是像傳統(tǒng)制作工藝“車、洗、磨”那樣把原料削去。“3D打印是增加你需要的部分,傳統(tǒng)制作工藝是減掉你不需要的部分,這是兩種不同的方法論。”

  在北京3D照相館隔壁的北京上拓科技有限公司,記者也看到了各種不同打印工藝的機(jī)器,該公司市場營銷總監(jiān)邵先生介紹道,由于具體堆疊的形式有多種多樣,因此產(chǎn)生了多種3D打印工藝,每種工藝能夠打印的材料類型也不相同,如常見的有SLA(激光固化光敏樹脂成型)、FDM(熔融擠壓堆積成型)、3DP(三維噴涂黏結(jié)成型)、SLS(選擇性激光燒結(jié)成型)、Ployjet(噴墨成型)等,“而這五種主流的3D打印工藝我們這里都有。”#p#分頁標(biāo)題#e#

       另外,目前3D打印機(jī)可打印的材料主要有石膏、尼龍、ABS塑料、PC、樹脂、金屬、陶瓷等,這些原材料都是專門針對3D打印而研發(fā)的新材料,并不是普通意義的石膏、塑料、樹脂,而原材料的形態(tài)一般有粉末狀、絲狀、液體狀等。

  3Done.cn的站長小彥指出,不同的技術(shù)有著不同的優(yōu)勢,同樣適合于不同的領(lǐng)域。FDM系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單,因此也是目前民用市場常用的一種3D成型技術(shù);SLA所用的原料是光敏樹脂,這種原料遇光就凝固,特點(diǎn)就是成型速度快,精度非常高,做出來的東西表面很光滑,但是這種設(shè)備對操作要求非常苛刻,不適合家用;SLS所用的原料金屬粉末和陶瓷粉末,屬于比較高端的技術(shù),除了本身的設(shè)備成本,還需要很多輔助保護(hù)工藝,制造和維護(hù)成本非常高,一般適合大型制造業(yè)。

  北京3D照相館里打印彩色立體模型,則采用的是3DP技術(shù),它是在色彩外觀方面,打印產(chǎn)品最接近成品的3D打印技術(shù),而3D照相館使用的也是3DP技術(shù)的典型設(shè)備:3DS旗下的ZPrinter 650,最大可以輸出39萬色,色彩方面非常豐富。

 

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