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3D打印是否是技术革命,浅谈3D打印

最近一段时间,“三维(3D)打印”一词持续升温,欧美国家更有专家认为这项技术代表着制造业发展的新趋势,3D打印机也因此被评为了2012年的十大发明之一。但需要指出的是,3D打印技术的历史,并不比喷墨打印短多少,它诞生于1986年。将数字化的3D图形转化成为物理实物,这一想法最早是由美国人查尔斯.豪尔申请的专利(Charles W. Hull)申请的专利(美国专利4573330),其原理为立体光刻造型(stereolithography)。
  那么什么是3D打印机呢?
  我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。
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  3D打印的技术主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工艺,下面我们简单介绍三种主流技术:
  1、立体光刻造型技术(SLA):网友们可以想象一下把一根黄瓜切成很薄的薄片再拼成一整根。先由软件把3D的数字模型,“切”成若干个平面,这就形成了很多个剖面,在工作的时候,有一个可以举升的平台,这个平台周围有一个液体槽,槽里面充满了可以紫外线照射固化的液体,紫外线激光会从底层做起,固化最底层的,然后平台下移,固化下一层,如此往复,直到最终成型。
  其优点是精度高,可以表现准确的表面和平滑的效果,精度可以达到每层厚度0.05毫米到0.15毫米。缺点则为可以使用的材料有限,并且不能多色成型。
  2、熔融沉积成型技术,同样是需要把3D的模型薄片化,但是成型的原理不一样。学过高等数学的朋友都知道积分,熔融沉积成型技术,就是把材料用高温熔化成液态,然后通过喷嘴挤压出一个个很小的球状颗粒,这些颗粒在喷出后立即固化,通过这些颗粒在立体空间的排列组合形成实物。
  这种技术成型精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型,但是成型后表面粗糙。
  3、选择性激光烧结(简称SLS)不同材料的粉末为原料
  SLS工艺又称为选择性激光烧结,由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分粘接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,选择地烧结下层截面。
  在3D打印技术可以打印器官、汽车、飞机的今天,它还在创造无限的可能。著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景是一种新型的生产方式,能够促成新的工业革命。其拥有广阔的市场前景。

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