
3d打印机
3D打印并非是新鲜的技术,这个思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料 打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长,其价格也正逐年下降。
使用打印机就像打印一封信:轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。
堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。例如,一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上,此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术,整个流程是在喷头内熔化塑料,然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层,然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的AaIhUaU.comrcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时,介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸,最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。
近些年来有一个新的词逐渐进入人们的视野,那就是“3D打印机”,其实这个词也挺好理解的,就是打印三维立体物件的机器,听起来像是只存在于科幻片里的东西,但是它其实已经存在很久了,3D打印机原理是什么呢?它能打印出这么多东西,汽车、步枪甚至有设计师准备有那个3D打印机造房子,看起来真是很不思议,今天就让我们一起来探究下3D打印机原理。
3D打印机原理是这样的,它其实是以一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。由于在3D打印机原理中把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。3D打印机原理看着很简单,现在虽然有一些产品能直接打印出来,但要打印出精密产品还有很长的路要走。
3D打印机
3D打印并非是新鲜的技术,早在20世纪80年代就存在3D打印这项技术了,但是当时的机器非常巨型而且昂贵,经过20多年的发展,技术逐渐成熟,机器也渐渐小型化,二十一世纪年以来3D打印机的销售逐渐扩大,价格也开始下降。
3D打印技术的基本原理
首先得通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模,再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据,并把这些信息传送到3D打印机上,3D打印机会把这些切片堆叠起来,直到一个固态物体成型。
把三维模型“切片”
至于怎么堆叠这些“切片”,方式有很多种,小型3D打印机最为常用的就是用液态材料沉积成型,这个有点类似喷墨打印机,只不过喷头喷出的不是墨水而是热塑性塑料或共晶系统金属等可迅速固化的材料,工作方式如下面视频所示:
也有采用激光烧结方式的3D打印机,只不过加工原料就变成了各种固态粉末,下面就来看看3D打印机是怎么样完美复制出一把扳手吧:
记得上大学的时候,我们为了打印一个模型,需要到专门的3D打印室,里面的机器和衣柜一般大,地上摆满了一桶一桶的打印粉末原料。每次只能打一个模型,需要一个一个排队打印,拳头大小的模型打出来往往需要6到12个小时,而且这期间还必须一直有人看着,以免出错。等打印出来之后,我们需要像考古一样,特别小心的把自己的模型从一堆粉末里挖出来,就怕稍微用点力它就会断掉。等全部取出来之后还有需要后期的加固处理,打磨,喷漆等等一系列步骤才能完成模型。记得那台机器的造价非常昂贵,个人根本无法承担,也由于价格昂贵,工业界也很少使用,只有学校为了教学才会愿意买一个3D打印机。现在仔细回想起来,多么像70年代的电脑,体积巨大,价格昂贵,功能单一,做工粗糙。