3D打印这个词现在看来已经不是新鲜事物了。3D打印又称增材制造,从本质上来讲,打印机根据一个数字化文件,一层层打印出一个三维物体。从20世纪80年代开始,这个技术就已经存在了,然而当时的3D打印机体积庞大,价格昂贵,主要用来打印工业原型等。
而如今的情况已经产生巨大变化了,3D打印机各式各样,功能丰富,越来越多的听到3D打印技术应用到各个领域,比如什么枪械打印,食物打印,甚至器官打印等,方法3D打印什么都能实现,但是在我们生活当中使用3D打印技术的场景却并没有怎么见到,那么这项技术的发展与我们生活的关系有多大呢?
首先可以来看一个简短的视频。
从视频中我们可以看到3D打印机的几个特点:
打印材料
不需要传统墨盒,取而代之的是各种不同的打印材料,包括塑料,橡胶,金属等。我们常见的材料一般从传统的墨汁换成了“热塑性塑料”,顾名思义就是这种材料一旦加热就会变成软塌塌的熔融状态,而一冷却就恢复硬度,这样就能有较强的可塑性,而常见的塑料以ABS和PLA为主,通过打印喷头连接打印材料这种方式最为常见。
打印文件
不同于传统打印机,3D打印可以打印出立体真实的物体,所以对于打印的文件就有一定的要求,包括各种3D模型,只要符合打印要求的都能够由数字文件转化为实际物体,当然这个模型的设计有一定的技术要求,对于普通人来说可以从各种渠道获得现成的模型文件。
打印机本体
目前有各式各样的3D打印机类型,这边介绍几种最常见的打印种类:
1)FDM熔融层积成型技术
FDM即是Fused DepositionModeling,熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料,如ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。
精细度指数★★★★
强度硬度指数★★★
2)SLA/DLP技术
SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
SLA 是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料,工艺原理如图所示。
精细度指数★★★★★
硬度强度指数★
其工艺过程是,首先通过 CAD 设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 , 使表面特定区域内的一层树脂固化后, 当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后 升降台下降一定距离, 固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
从中我们可以看到3D打印可以发挥我们创意来制造我们需要的东西,虽然目前的技术制造的东西无法替代我们生活中的各种东西,但通过3D打印技术还是可以给我们的生活带来点色彩。
耳机架
冰激凌
首饰
可能在不久的未来,3D打印机终会取代零售商,对我们日常生活的影响将是极大的。我们不仅能够随时不差分毫地制造出我们想要的东西,我们还能体验全新的高效率,并最终提高我们的生活质量。
最后我们来看一段3D打印全过程。
在了解了3D打印的知识之后你是否已经按耐不住内心的洪荒之力。
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供稿:陈哲
美编:蒋峰岚
审核:曹俊捷