3d打印技术的优势和发展前景

发布时间:2021-10-18 18:38:07

3d 打印将精准的数字技术、工厂的可重复性和工匠的设计自由结合在一起,解放了人类创 造东西的 能力。本期彩猫君为你讲述关于 “ 3(打印技术”方面知识。 1 何谓 3d 打印 3d 打印机诞生于 20 世纪 80 年代中期,是由美国科学家最早发明的。传统的喷墨打印机和 3d 打印机最大的区别是维度问题,喷墨打印机是二维打印的,而 3d 打印机是指利用 3d 打 印技术生产出真实三维物体的一种设备。 有趣的是,在人类历史的大部分时间里,我们是通 过切割原料或通过模具成型来制造新的实体物品,而 3d 打印机则是依据计算机指令,通过 层层堆积原材料制造产品, 是增材制造”。3d 打印独特的制造技术让我们能够生产前所未有 的各种形状的物品。 2 3d 打印的过程原理 3d 打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构 建创建部 件。3d 打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、 不锈钢、镀银、 *稹⑾鸾豪嗖牧稀H缃竦 3d 打印技术,不仅可以在制造过程中控制所用 材料,还可以将精度保证在分子和原子的级别上。通过 3d 打印机制造的产品将集新材料、 纳米尺度以及印刷电子器件等特点于一身,从而展示出令人神往的新特性。 3d 打印过程如下:3d 打印机在设计文件指令的引导下, 先喷出固体粉末或熔融的液态材料, 使其固化为一个特殊的*面薄层。第一层固化后, 3d 打印机打印头返回,在第一层外部形 成另一薄层。第二层固化后,打印头再次返回,并在第二层外部形成另一薄层。如此往复, 最终薄层 累积成为三维物体。与传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品的方法不 同,3d 打印机通过 层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对 于要求具有精确的内部凹陷或 互锁部分的形状设计, 3d 打印机是首选的加工设备,它可以 将这样的设计在实体世界中实现。 3 3d 打印技术的应用及其意义 目前,3d 打印主要应用于两大领域:一是工程类制造;二是民用发展。在工程类制造方面, 一方面 是应用于国防军工、航空航天等高端制造的重要零部件生产,这些部件生产要求高, 传统工艺往往无 法达到或者即使达到但成本过高; 另一方面是用于工程制造的小批量或者单 件产品生产。 3d 打印技术的发展前景如此之广阔,发展势头如此之强劲,那么其对现有的生产关系及模 式有何影 响呢?据社会科学家研究推测, 3d 打印机的推广应用具有重要的革命性意义,主 要体现在以下三个方面:第一,制造工艺的深刻变革。 3d 打印的特点在于通过逐层堆积材 料进行加工,而不是通过去除多余材料进行加工。 因此,这项工艺也被称作 堆积制造”或 添 加制造”。这改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式,节省了材料和加工 时间,带 来了制造工艺的深刻变革。第二,制造技术的重大飞跃。 3d 打印技术是一种新兴 的高科技技术,综合应用了 cad/cam 技术、激光技术、光化学以及材料科学等诸多方面的 技术和知 识,3d 打印技术的不断成熟将推动包括新材料技术、智能制造技术和堆积制造技 术实现大的飞跃。 第三,制造模式的一次 革命”。3d 打印作为一种新的加工工艺,将改变第 二次工业革命产生的以装配生产线为代表的大规模生产方式, 使产品生产向个性化、定制化 转变,实现生产方式的根本变革。 3d 打印机的推广应用将减少产品推向市场的时间,产品 用户只要简单下载设计图在数小时内通过 3d 打印机将产品 打印”出来,从而不需要大规模 生产线,不需要库存大量的零部件,不需要大量的工人。 4 3d 打印的十大优势 来自各个行业、具有不同背景和专业技术水*的人用类似的方式描述, 少主要成本、时间和复杂性* 3d 打印帮助他们减 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,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*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, 轧机只能加工用铳刀组装的部件, 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

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