前沿科技 高端制造的利器—3D打印

近年来，3D打印技术频繁出现在人们生活中，与传统工艺加工相比，是一种全新的制作理念。其基本原理是离散与堆积，实现形式为"增材制造"。

 

与传统制造业不同，其应用领域广泛，制造过程将数字化信息技术与制造技术融合，根据任意零件三维模型成形复杂形状的零件，无需专用模具，这意味着3D打印技术在现代制造过程中发挥着不可替代的作用。今天就跟随小欣的步伐，一起来探索关于3D打印的奥秘吧！

 

3D打印技术简介

 

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以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。

 

 

 

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印技术原理

 

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。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

 

3D打印技术过程

 

三维设计

 

三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

 

 

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

 

切片处理

 

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

 

 

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。

 

完成打印

 

三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

 

总结

 

3D打印技术具有结构精密、整体性好、成本低的特点。生产出了一系列具有良好经济价值的产品，广泛应用于机械制造、建筑、医药、航空航天等诸多领域。

 

因此，3D打印需要根据不同客户的多样化需求制作3D打印产品，为客户提供外观最好的作品。这不仅可以大大降低产品的生产成本和市场竞争风险，还可以在一定程度上提高很多普通用户的消费和生活水平。

 

随着研究的不断深入和技术的不断进步，3D打印的应用领域将不断扩大，打印材料将更加多样化，打印设备的功能也将更加完善，这将很快对传统的生产方式带来深远的影响，引领全球制造业新一轮的革命浪潮。

 

本期关于3D打印技术的知识就介绍到这里，如果对小欣介绍的科技类文章感兴趣，欢迎在文章下方留言讨论哦~