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3D打印到底离我们有多近?3分钟带你读懂3D打印技术

时间:2019-10-30 16:55 来源:企业 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

  说起3D打印机,大部分人想起飞机、军工、建筑等大型工业的应用,价格昂贵,似乎离我们的生活有些遥远,殊不知其实随着技术的不断发展,如今的3D打印机早已逐渐平民化,并走进了万千家庭。

      七年前,美国德州大学奥斯汀分校Bourell DL教授就表示,美国每4公里范围内就一定会有1台3D打印机。今天,3D打印机已经是欧美发达国家每个家庭的必备工具。中国3D打印技术从兴起到成熟,到今天逐渐站上国际主流市场的舞台,并在中国沿着民商双向发展的路径不断普及,逐渐渗透到各行各业。

深圳市创想三维科技有限公司自成立起,就确立以“3D打印产业布道者”为定位,专注于消费级和工业级3D打印机的研发制造,为个人、家庭、学校、企业提供高效实惠的3D打印综合解决方案,让人人都用得起,人人都会用,人人都用得好,让3D打印真正惠及到每个人的生活。

科普教堂:什么是3D打印

      3D打印和我们经常见到的普通打印到底有哪些区别?首先,普通打印机打印的是平面的文件,使用的耗材为墨水或者碳粉等,而3D打印机打印出来的却是立体的实物。这些实物的模型是利用计算机的3D建模软件建立并进行切片,切片数据被转换为特殊的代码传输给3D打印机,3D打印机按照切片数据将3D模型逐层打印出来,最终打印成实物。当然,3D打印机使用的耗材也更加多样性,主流的3D打印技术类型有以下几种:

一、FDM(熔融沉积快速成型):主要材料ABS和PLA等

      熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如PLA、ABS、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基础上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。

二、SLA(光固化成型):主要材料光敏树脂

      光固化成型是最早出现的快速成型工艺,其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。光固化成型是目前研究最多的方法,也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm,成型的零件精度较高。

三、DLP(光固化成型):主要材料光敏树脂

      DLP成型技术和SLA成型技术比较相似,不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,因此速度比同类型的SLA立体打印技术速度更快。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

四、SLS(选择性激光烧结):主要材料粉末材料

      SLS工艺又称为选择性激光烧结,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。

相关政策:3D打印政策

      随着全球各主要经济体都在大力推进工业4.0制造业的复兴,工业4.0正在全球范围内发挥越来越重要的作用,工业机器人、3D打印、工业物联网、云计算、虚拟现实和人工智能等的迅速发展将为整个人类文明的走向带来巨大变革。

      2015年5月19日,国务院正式印发了《中国制造2025》。这份被认为是中国版的“工业4.0"发展规划,在该规划中,3D打印(增材制造)作为代表性的新兴技术占有重要位置,在全文中共出现6次,贯穿于背景介绍、国家制造业创新能力提升、信息化与工业化深度融合、重点领域突破发展等重要段落,并融入于推动智能制造的主线。

应用领域:3D打印能做什么

      在全球市场上,3D打印应用领域集中在消费电子产品、工业器械、汽车、航空航天、医疗、牙科、建筑或科研等领域。在我国,3D打印在个人使用方面已经拥有较强的基础,并逐步在向家庭应用延伸;在教育领域正逐渐全面普及,并在企业应用领域不断扩大。

一、个人领域

      在个人使用方面,目前消费级3D打印机以经济实惠、性价比高、运行稳定、打印精细等优势,不断影响个人玩家的日常工作和生活,消费级3D打印机已经开始植入人心。

      近两年,创想三维消费级3D打印机在国内个人消费群体正在爆发式增长,天猫、京东等电商平台常年保持排行榜第一,并积累了大量的个人消费群体,并逐步从经济发达城市到全国扩散,从消费增长的发展态势显示,个人消费者已经成为3D打印机消费的主力军。

      从个人玩家、发烧友、科技极客、科技爱好者到设计师、工程师等,国内个性化的需求在逐步上升,而3D打印机企业正大力推广普及,不断开发和优化产品,成本也逐渐探底到千元左右,产品功能和品质的不断提升,而价格已经不再成为消费者选择的障碍,3D打印机已逐步受到个人消费者的青睐。

      同时,消费级3D打印机实现个人创意的想象空间在不断扩大,美国科罗拉多州立大学物理学教授斯特林·巴克斯使用创想三维CR-10S 3D打印机,仅花费2万美金就打造了1台1:1的兰博基尼。在国内,从创想三维个人用户的创意作品来看,已不再满足静态的生活物件、玩具或其他模型,并开始大量打印无人机、机器人、机甲战车等热门的智能化产品。

借助创想三维3D打印机打造了超跑兰博基尼

国外物理学家借助创想三维3D打印机,仅用2万美元打造了超跑兰博基尼

3D打印机打印可爱小机器人    

二、家庭领域

      3D打印机在家庭中的运用可以被看成一个缩小版的“移动微工厂”,用户在丢失某一件物品时,可以通过自行设计或在网络中寻找相关的产品模型下载,并打印出来。甚至家里的花瓶、衣架、灯罩、玩具等都可以通过3D打印机打印出来,相比网上购买,通过亲手制作更能为家庭氛围增添不少乐趣。

      在欧美发达国家,受车库文化影响,3D打印机已经成为家庭像电器一样的必备品,应用的范围和频率均较大,一户家庭拥有3~5台3D打印机已成常态,创意和动手成为生活必不可少的一部分。国内家庭的应用正处于培育期,在儿童玩具和礼品方面,3D打印机因满足思维开发和创意实物的双重优势,逐步成为家庭儿童成长最佳帮手。随着国内3D打印机的不断普及,消费认知的不断提高,消费门槛逐渐探底,经济社会的不断发展,未来3D打印机将像手机、电视、电脑、汽车的发展路径一样,从家用“奢侈品”到必需品,成为家庭生活的标配刚需。

 三、教育领域

      2015年9月,教育部发布的《关于“十三五”期间 全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中提到:“有条件的地区要积极探索新技术手段在教学过程中的日常应用,探索STEAM教育(科学、技术、工程、艺术、数学)新教育模式。”近年来,很多教育机构把3D打印技术与教学体系相结合,而3D打印机也从幼儿园到大学全面普及开来。

创想三维CR-100走进幼儿园将3D打印引入教学实践

      今年5月,云南昆明一所小学30名学生联手用一个月时间,用创想三维CR-100 3D打印机精心打印了学校1:100比例的模型。而深圳的中学生是在游学美国时,把创想三维的3D打印机作为深圳特色礼物送给了美国温切斯特市市长。同时,在由人力资源和社会保障部中国就业培训技术指导中心、中国电子商会联合主办的首届3D打印国赛,创想三维独家冠名,并全程使用创想三维3D打印机作为比赛机器,覆盖全国中职、高职和本科院校。

美国游学夏令营的学生代表把CR-100 3D打印机送给了温切斯特市市长

创想三维独家冠名2019年中国技能大赛-“创想杯”3D打印造型技术大赛

      3D打印在教育方面的应用是目前国内普及率最高的领域,很多学校正在大力探索3D打印创客教育与教学层面的结合,并逐步走进教学课堂,开办3D打印特色课程,创办3D打印机创客实验室,激发学生的动手和动脑能力,推动科学教育的进步。在教育领域,中小学更早接触3D打印,将加快促进未来3D打印的推广普及,而随着高校或职校对3D打印的全面应用,社会对3D打印的认知在日趋提高,同时3D打印已经进入高等教育的研究领域,未来3D打印的想象空间将进一步释放。


创想三维为贵州山区学校捐赠CR20 3D打印机

为贫困山区的学生科普3D打印知识

创想三维Ender-3S 3D打印机助力中南大学机器人与三维设计现代化建设

 四、企业方面

      在3D打印机加速升级换代的背景下,采用传统方式来制造模具显然已经不能符合企业的个性化需求,一些企业已经觉察到消费者对多元化消费的追求,并开始借助前沿科技来达到优化生产流程、节约生产成本、提升企业效益的目的。

      基于增材制造的3D打印,与生俱来具有高效、节材和个性化等特点,在企业的研发部或样品间拥有天然的优势,从设计到打印完成,将颠覆传统开模周期长、修改麻烦,将大大压缩研发验证和样品制造的时间成本,在模具、汽车配件、玩具、陶瓷、制鞋、家电等领域已被广泛应用。

    

3D打印机在工业领域的应用

      相比于传统制造业的减材制造,3D打印将极大地降低制造过程中原材料的消耗,几乎不产生原材料的浪费,据统计,3D打印对原材料的节约比例相比传统减材制造方式将高达70%~80%。同时,3D打印突破了传统工艺制造无法实现的复杂、精密、个性化等难题,在传统工艺难以开发或生产的复杂造型,3D打印给予了更多探索的机会。

(责任编辑:中国3D打印网)

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