3D打印技术的现状及发展

王薛茹By:第二(1)班3D打印技术的现状和发展介绍，3D打印技术已经逐渐进入我们的生活，现在风靡全球，成为科学领域的又一大创新。由于对3D技术制作的电影的高度赞扬，3D技术的发展现在涉及到各行各业。在制造业中，“3D打印技术”的影响日益突出。英国杂志经济学人认为，这项技术将与数字生产模式一起推动新工业革命的实现，3D打印技术将被列为第三次技术革命的范畴。美国周刊时代将3D打印行业列为“美国增长最快的十大行业”。仅仅几十年后，这项技术就取得了巨大的进步。所以我在这里给你们一个全方位的三维解释，这个技术是触手可及的。什么是3D打印？(原理)，3D打印是添加材料技术的通称。都采用添加原材料层的方法来形成3D对象。一层材料一次只有0.1毫米-0.2毫米厚。与二维打印机相比，三维打印机多了一个维度，是由原材料层层叠加而成的。例如，在熔融塑料成型方法中，喷嘴喷射熔融塑料丝，并且承载平台进行三维运动以沉积3D物体(等于一层粘合剂)。与传统的材料去除(如切割)技术相比，增材技术是一种自下而上的材料堆积制造过程。从更广的角度来看，基于设计数据，将材料(包括液体、粉末、线或块)自动累积成真实身体结构的制造方法可被视为材料增加技术。该技术的工作原理可分为两个过程：一是数据处理过程，完成将三维数据分解成二维数据的过程；第二是制造过程。根据分层二维数据，通过选择的制造方法制造与分层数据具有相同厚度的切片。每个切片依次堆叠形成一个三维实体，从而实现从二维薄层到三维实体的制造过程。这个过程是将三维复杂结构简化为二维结构。可以实现二维结构的制造，然后将二维结构累积成三维结构。与传统制造模式相比，这种制造理念是一种变革。然而，这种想法已经存在了很长时间。在过去的30年里，它只是在数字技术的不断发展下才逐渐成熟，并已成为一种自动化设备。3D打印的起源和添加材料技术的核心思想起源于美国。早在1892年，一项美国专利就提出使用分层制造方法来形成三维地形图。据报道，美国科学家发明了一种能够打印三维效果的打印机，并成功地将其推向市场。早在1992年，美国3D打印机制造商就销售了第一台商用3D打印机。原材料3D打印的时间和成本优势已经成为一种趋势，并被广泛应用于设计领域，尤其是工业设计、数字产品的开模等。模具的印刷可以在几个小时内完成，为市场节省了大量的产品开发时间。这种打印机比传统的建造方法快四倍，并且只使用三分之一到一半的原始原料，更重要的是，它几乎不产生任何浪费。各种类型的3D打印机可以用各种原材料打印3D模型。工程师设计出模型或原型后，他们可以用相关公司生产的3D打印机打印。印刷材料可以是有机或无机材料，如橡胶、塑料，甚至人体器官。不同的打印机制造商提供不同的打印材料。3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。连接的强大功能作用于重型机械和高端精密机械设备，用于航空、核电和火电等行业。传统的焊接和零件加固方法使零件之间的连接不牢固，但采用3D打印技术，产品自然无缝连接，稳定性好2011年8月，南安普敦大学的工程师设计并测试了世界上第一架“印刷”飞机。这架飞机的外壳是由一台3D激光打印机一层一层地打印尼龙制成的。它很轻。鉴于它100公里的飞行速度，它的紧凑性确实超出了人们的想象。材料的局限性仔细观察你周围的一些物品和设备，你会发现3D打印的第一个绊脚石是所需材料的局限性。尽管高端工业印刷可以印刷塑料、某些金属或陶瓷，但目前无法印刷的材料相对昂贵且稀缺。此外，目前的打印机还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中接触到的各种材料。研究人员在多材料印刷方面取得了一些进展，但除非这些进展成熟有效，否则材料仍将是3D印刷的主要障碍。众所周知，3D打印将成为主流技术(作为一种昂贵的技术)，其对机器的要求并不低，其复杂性也是可以想象的。目前，3D打印技术在重建物体的几何和功能方面已经达到了一定的水平。几乎任何静态形状都可以打印出来，但是那些移动的物体和它们的定义很难实现。对于制造商来说，这个困难可能已经解决了，但是如果3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都可以打印他们想要的东西，那么对机器的限制就必须解决。担心知识产权在过去的几十年里，音乐、电影和电视行业越来越重视知识产权。毫无疑问，3D打印技术也将涉及到这个问题，因为现实中的许多东西将会被更广泛地传播。人们可以随意复制任何东西，而且数量没有限制。如何制定3D打印的法律法规来保护知识产权也是我们面临的问题之一，否则将会有一场洪水。道德挑战道德是底线。什么样的事情会违反道德法则，我们很难界定，如果有人打印出生物器官或活组织，是否违背道德？我们如何处理它？如果我们不能尽快找到解决方案，我相信在不久的将来，我们将会遇到巨大的道德挑战。3D打印技术的成本非常高，尤其是对普通大众而言。例如，上面提到的JD.com第一台3D打印机的价格是15，000英镑。有多少人愿意花这个价钱来尝试这项新技术？也许只是粉丝。如果你想接触公众，降价是必要的，但它会与成本相冲突。如何解决这个问题，预计会让制造商头疼。每一项新技术在诞生之初都会面临类似的障碍，但我相信，如果找到合理的解决方案，3D打印技术的发展会更快。就像任何渲染软件一样，最终的完美只能通过不断更新来实现。3D打印机的现状和3D打印技术的应用领域正在逐步扩大，市场空间巨大。近几年来，快速制造技术与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模具等制造方法相结合，成为制造现代模型、模具和零件的有力手段。它已广泛应用于航空航天、汽车摩托车、家用电器、生物医学等领域。它对提高制造业的产品设计和制造水平发挥了巨大的作用，在工程和教学研究等应用领域也占据了独特的地位。它通常应用于产品的试制和测试阶段，如功能测试和装配测试。此外，在个人消费领域，3D打印技术使消费者能够直接在家里制作想要的衣服、珠宝、装饰品、玩具、乐器、自行车甚至食物。3D打印技术也逐渐改变了所有人的生活。像任何其他技术一样，3D打印机正迅速变得更加便宜和强大。三维打印技术现在已经到了每个人都能负担得起的临界点。在美国，五年前标准3D打印机的价格是25，000-50，000美元，而最近3D系统和欧特克推出了约1，500美元的个人产品。最简单的3D打印机的价格甚至达到了800美元。(1)艺术和工艺，通过3D打印技术，可以根据你的虚拟模型进行复制：形状、纹理和颜色，这些完全符合用户的设计。广口瓶采用沙砾质地，具有接近粘土质地的效果。利用添加剂制造技术可以获得各种陶瓷艺术品。左边的图片展示了一种添加材料制成的树脂工艺品，名为“发光的宇宙”。如果你仔细观察，当宇宙在10000年前开始出现时，或者已经有闪烁的星星点缀在夜空中时，这确实是一场混乱。它不仅让人思考：“与浩瀚永恒的宇宙相比，我们人类是多么渺小！”我们不应该生活在没有成功的环境中，而是要以开放的心态和开放的心态生活。“请注意，这里的恒星不是随机的，而是由数据支持的，即科学依据。公元6世纪的北齐石狮子外表活泼，充满活力，看起来很淘气。但它们沐风梳雨，早已被剥夺风化，残缺不全。中国艺术家使用3D扫描技术从石狮身上获取数字信息，并使用3D处理软件对其进行数字复原(这也有很大的再创造成分，因为那些需要补充的部分必须依赖于复原者的艺术修养和良好的构思)。他们获得了完整的石狮数字模型，并通过添加材料制造设备获得了石狮的原型件，从而修复了北齐的石狮(如右图所示)。在考古学中，人们对添加材料的技术寄予厚望。例如，在我国现代考古史上，已经发现了许多完好无损的女性尸体和相对完整的女性头骨，其中一些甚至栩栩如生，使世界惊叹于世界的无常。这些女人活着的时候长什么样？以添加材料技术为基础的现代人像修复技术使它们复活了。人们发现他们中的一些人甚至具有现代电影明星的气质。瑞典创新工作室利用美国公司的3D打印技术制作了这个令人震惊的高细节3D建筑模型，这将有助于体育场增加到3万个座位，体育场将于2013年竣工。在3D数字场馆模型中，虚拟实施的每个细节都将完美地显示在物理模型中。值得注意的是，这里有7400个高度细节化的座位，每个座位宽4毫米。结论：建筑业可以通过添加材料来重塑。巨大的3D房屋打印机将从房屋的基础开始。起初，地板、墙壁、天花板、管道甚至更先进的东西，如电线，都认为它只能打印巨大的建筑，但很明显，这种3D打印的机会发挥了更多的功能。你只需要清楚地画出门窗的CAD图，确保打印后有洞让你进入，剩下的留给巨大的3D打印机。3D打印机的价值在于它可以跟随计算机程序打印一层，并自动爬到下一层。它非常有序，甚至比手工工作更精确。它不会漏掉一块砖或一块瓦，所以它保证了它的稳定性。而且还要根据坚固的几何计算，使用坚固的材料，保证几年到更多的时间，房子不会有质量问题。珠宝行业，右图为3D打印钛金属或其他贵金属昆虫工艺品，通过添加材料获得，可用作精美的配饰。使用3D打印技术，我们首先需要构思和设计基于活泼可爱的昆虫的各种动态模型，其中必须包含一些夸张的成分。然后获取其数字模型，选择所需的金属材料，驱动3D打印机，并获取配件或珠宝，如蝴蝶、蜂鸟、甲虫、螳螂等。如果精度能够满足客户的要求，可以直接快速地安装在客户的胸针或项链上或戒指上，无需后期处理。服装行业，这款美丽而创新的服装是两位设计师利用3D打印技术制作的独特服装。它镶嵌着12000多颗施华洛世奇水晶。名为Strvct的细高跟鞋是由美国时装工作室ContinuumFashion设计的。这是一只充满未来感的网格状鞋子(不管是不是鸟巢)。整个鞋面和鞋跟由尼龙材料印刷而成，内衬鞋垫。在突破性新技术的帮助下，科学家们“印刷”了一辆可以被真人骑的自行车。自行车被称为“空气自行车”，由尼龙材料制成。它像钢和铝一样坚固，但是重量轻了65%。这种方法使用的原料仅为传统制造方法的1/10，因此大大减少了浪费。Airbike可以根据消费者的需求进行印刷，无需调整。此外，自行车不需要维护或组装。概念车的生产，什么是概念车？概念车不是已经投入生产或将投入生产的车型。这只是为了向人们展示设计师的新颖、独特和先进的理念。每一辆概念车都能摆脱生产制造水平的束缚，尽情甚至夸张地展示其独特魅力。如上图所示，德国设计师欧米茄的阿尔法获得了第一名。这辆概念车很酷，它的技术背景很科幻，甚至很梦幻。欧米茄假设人类已经在2040年掌握了冷聚变技术。人们只需要几个小原子就能获得巨大的能量。换句话说，人类已经掌握了无尽的能量。这辆车设计了三个磁性等离子推进器。显然，地球不能容纳这辆车。这绝对是天顶星人的技术。虽然它看起来像吹风机，但这辆车真的很酷。3D打印的现实杀手可能就在你身边。美国分布式防御公司的创始人科迪威尔森，经过一年多的研究和开发，成功地制造了价值8000美元的带3D打印机的塑料手枪。两名英国卧底记者将他们根据设计制作的三维塑料手枪藏在衣服里，并成功通过了伦敦圣潘克拉斯国际火车站的安检，随后乘坐开往法国巴黎的欧洲之星列车。曝光后，一片哗然。如果3D枪支制造变得更加流行，那么多年来加强枪支控制的努力将会失败。这项禁令可能会在一定程度上阻止人们制造武器，但在互联网上共享数字印刷文件将很难控制。在3D打印的未来，到目前为止，3D打印机已经能够打印很多东西，并且还对医疗、文化、建筑、食品、汽车等行业产生了巨大的影响。它的应用范围可能超出我们的想象。理论上，任何可以在电脑上绘制的产品都可以通过3D打印机来实现。让我们通过3D打印在各行各业带给我们的精彩产品来思考3D打印创造的未来。对于那些需要器官移植的病人来说，3D打印技术无疑是他们的好消息。一方面，我们不需要担心不同器官之间的排斥反应。另一方面，与人体器官相比，3D打印成本非常低。例如，印刷一个人类心脏瓣膜只需要价值10美元的聚合物材料。英国霍雷沃特大学成功开发了一种基于胚胎干细胞的新技术，这种技术可以被定制用于印刷和制造人体器官和组织。如果这项技术能够普及，许多危重病人可以很容易地获得可移植的肝脏、心脏、人体组织和其他人造器官。科学家以前用同样的方法制造除了骨头和皮肤以外的东西，但是现在他们希望能够开发出更复杂的胚胎细胞结构来制造精确的“人体器官”。科学家发现，通过改变3D打印机的喷嘴直径，可以精确控制细胞分布的速度，新打印的胚胎细胞能够转变成任何类型的细胞。如果这项技术最终得以实现，它不仅能解决器官捐献问题，还能避免因器官移植排斥问题而导致的质的提高。也许在未来的某一天，我们可以说，“你想改变一颗年轻的心吗？让我们打印一个！”一是医疗行业，二是文物保护。3D打印拷贝可以在博物馆里作为文物的替代品展示，以避免对实物的意外损坏。来自南卡罗来纳州的非洲裔美国人利用3D打印技术创造了一个19世纪的面盆。这是一个描绘人脸的陶罐