3D打印机原理技术 .docx

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1、精品名师归纳总结原理技术3D 打印技术，是以电脑三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、 热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特别材料进行逐层积累黏结，最终叠加成型， 制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D 打印将三维实体变为假设干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。 这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、 不需要巨大的机床、 不需要众多的人力， 直接从电脑图形数据中便可生成任何外形的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范畴延长。我们日常生活中使用的一般打印机

2、可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D 打印机与一般打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同， 一般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， 通过电脑掌握可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把电脑上的蓝图变成实物。通俗的说，3D 打印机是可以“打印”出真实的3D 物体的一种设备， 比方打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗的称其为 “打印机”是参照了一般打印机的技术原理，由于分层加工的过程与喷墨打印特别相像。这项打印技术称为 3D 立体打印技术。3D 打印存在着

3、很多不同的技术。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。类型累积技术基本材料可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结挤压熔融沉积式 Fused deposition modeling，FDM 热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电 子 束 自 由 成 形 制 造 Electron-BeamFreeform线Fabrication, EBF几乎任何合金可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结直接金属激光烧结Direc

4、tmetallasersintering ，DMLS 几乎任何合金可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电子束熔化成型 Electron beam melting， EBM 钛合金粒状挑选性激光熔化成型Selective laser melting, SLM钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝挑选性热烧结 Selective heat sintering， SHS 热塑性粉末可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结挑选性激光烧结 Selective laser sintering， SLS 热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结粉 末 层 喷石

5、膏 3D 打印 Plaster-based 3D printing, PP石膏可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结头3D 打印可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分层实体制造laminatedobjectmanufacturing，层压LOM 纸、金属膜、塑料薄膜可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结光聚合立体平板印刷 Stereolithography， SLA 光硬化树脂数字光处理 Digital-Light Processing, DLP光硬化树脂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结需要材料工程

6、塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、 耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。PC 材料，是真正的热塑性材料，具备工程塑料的全部特性。高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲，可以作为最终零部件使用，应用于交通工具及家电行业。PC-ISO材料，是一种通过医学卫生认证的热塑性材料，广泛应用于药品及医疗器械行业， 可以用于手术模拟，颅骨修复，牙科等专业领域。PC-ABS材料，是一种应用最广泛的热塑性工程塑料，应用于汽车，家电及通信行业。6光敏树脂即是 UV 树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光 紫外光 引发剂或称为光敏剂 。在肯定波长的紫外光250-300 纳米照耀下马上引起聚合反

7、应完成固化。一般为液态，一般用于制作高强度、耐高温、防水等的材料。Somos19120 材料为粉红色材质，铸造专用材料。成型后直接代替精密铸造的蜡膜原型， 防止开模具的风险，大大缩短周期。拥有低留灰烬和高精度等特点。Somos 11122 材料为半透亮材质，类ABS 材料。抛光后能做到近似透亮的艺术成效。此种材料广泛用于医学讨论、工艺品制作和工业设计等行业。Somos Next材料为白色材质，类PC 新材料，材料韧性较好，精度和外表质量更佳，制作的部件拥有最先进的刚性和韧性结合。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。优点可编辑资

8、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里。 而自行车车架、 汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，就需要更大的打印机和更大的放置空间。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从电脑图形数据中生成任何外形的零件，从而极大的缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术仍拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本。大幅削减了材料铺张。 而且， 它仍可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效的设计出飞机机翼或热交换器。另外， 在具有

9、良好设计概念和设计过程的情形下，三维打印技术仍可以简化生产制造过程，快速有效又廉价的生产出单个物品。三维打印技术仍有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了生产而设计，这就意味着它们会特别笨重， 并且含有与制造有关但与其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中，原材料只为生产所需要的产品”，借用三维打印技术，他的团队生产出的零件更加精细轻巧。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样牢固。限制因素材料的限制虽然高端工业印刷可以实现塑料、 某些金属或者陶瓷打印， 但无法实现打印的材料都是比较昂贵

10、和稀缺的。 另外， 打印机也仍没有到达成熟的水平， 无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3D 打印胚胎干细胞讨论者们在多材料打印上已经取得了肯定的进展，但除非这些进展到达成熟并有效，否就材料依旧会是 3D 打印的一大障碍。机器的限制3D 打印技术在重建物体的几何外形和机能上已经获得了肯定的水平，几乎任何静态的外形都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清楚度就难以实现了。这个困难对于制造商来说或许是可以解决的，但是3D 打印技术想要进入一般家庭，每个人都能随便打印想要的东西，那么机器的限制就必需得到解决才行。学问产权的担忧在过去

11、的几十年里，音乐、电影和电视产业中对学问产权的关注变得越来越多。3D 打印技术也会涉及到这一问题，由于现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以 随便复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D 打印的法律法规用来爱护学问产权，也是我们面临的问题之一，否就就会显现泛滥的现象。道德的挑战道德是底线。 什么样的东西会违反道德规律是很难界定的，假如有人打印诞生物器官和活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑战。花费的承担3D 打印技术需要承担的花费是昂扬的。第一台3D 打印机的售价为 1 万5 。假如想要普及到大众，降价是必需的，但又会与成本形成冲突。每一种新技术产生初期都会面临着这些类似的障碍，

12、但信任找到合理的解决方案3D 打可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结印技术的进展将会更加快速，就犹如任何渲染软件一样，不断的更新才能到达最终的完善。打印过程三维设计三维打印的设计过程是：先通过电脑建模软件建模，再将建英国工程师“打印”出无人飞机成的三维模型“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外表。三角面越小其生成的外表辨论率越高。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 文件常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

13、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的打印出来， 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外形的物品。打印机打出的截面的厚度即Z 方向以及平面方向即X-Y 方向的辨论率是以dpi像素每英寸 或者微米来运算的。 一般的厚度为 100 微米， 即0.1 毫米，也有部分打印机如Objet可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3D 打印房屋设想Connex系列仍有三维SystemsProJet系列可以打印出 16 微米薄的一层。而平面方向就可以打印出跟激光打印机相近的辨论率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50 到100

14、个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，依据模型的尺寸以及复杂程度而定。 而用三维打印的技术就可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。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， 而三维打印技术就可以以更快， 更有弹性以及更低成本的方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意设计者或概念开发小组制造模型的需要。完成打印3D 创平常方法难以到达的结构三维打印机的辨论率对大多数应用来说已经足够在弯曲的外表可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样 ，要获得更高辨论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

15、一点的物体，再略微经过外表打磨即可得到外表光滑的“高辨论率”物品。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中仍会用到支撑物，比方在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西如可溶的东西 作为支撑物。应用领域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。以色列的 Objet公司已更名为Stratasys ， 2021 年认为， 3D 打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、训练业以及制造业。音乐行业打印音乐的 3D 打印机为了探究 3D 打印机更多的应用， Rickard Da

16、hlstrand使用 Lulzbot 3D打印机制造出特殊的艺术。在 2021 斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot3D 打印机不仅为参与的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO ，而且作为一个表演项目，它仍一边播放古典音乐一边相应的打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行掌握可以以不同的速度运行，声音的音调打算速度， 从而音乐掌握了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用特殊的模式运动。两个马达掌握Z 轴移动。医疗行业一位 83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D 打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D 打印产

17、品做人体骨骼的案例。骨骼打印可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结据国外媒体报道， 在不久的将来外科医生们或许就将可以在手术中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。这种奇妙的3D 打印机已经被制造出来了，而用于替代真实人体骨骼的打印材料就正在紧锣密鼓的测试之中。在试验室测试中，这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。 将来数年内， 打印出的质量更好的骨骼替代品或将帮忙外科手术医师进行骨骼损耗的修复， 用于牙医诊所， 甚至帮忙骨质疏松症患者复原健康。3D 打印技术快速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印

18、的立体产品种类正快速增加。为了打印骨3D 打印机图片 20 张骼材料， 博斯和她的同事们使用了一台商业销售的ProMetal 3D打印机进行测试。 这种3D 打印机最初的设计目的是为了打印金属件。它会逐层喷洒塑料胶粒在一层粉末基底之上并逐层成型。每一层的厚度仅相当于人的头发丝宽度的一半。这种骨骼支架的主要材料成分是磷酸钙，其中仍额外添加了硅和锌以便增强其强度。当它被植入人体内之后可以临时起到骨骼的支撑作用，并在此过程中帮忙正常骨骼细胞生长发育并由此修复之前的损耗，随后这种材料可以在人体内自然溶解。科学家们花费 4年时间才找出这种材料的合适配方，其中涉及化学，材料学，生物学和工艺科学的诸多学科。

19、文物行业美国德雷塞尔高校的讨论人员通过对化石进行3D扫描，利用 3D打印技术做出了适合讨论的 3D 模型，不但保留了原化石全部的外在特点，同时仍做了比例缩减，更适合讨论。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来爱护原始作品不受环境或意外大事的损害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就由于原始的托马可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结斯杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D 打印替代品放在了原先雕塑的位置。建筑设计在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D 打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精致。完全合乎设计者的要

20、求，同时又能节约大量材料。制造业制造业也需要很多3D打印产品，由于 3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比 传统制造好很多。而 3D打印技术本身特别适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量掌握都不再是个问题。比方微软的 3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型， 能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更杰出的产品。不是说你的车是3D 打印机打印出来的当然或许有一天这也有可能，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用 3D 打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。食品产业没错， 就是“打印”食品。讨论人员已经开始尝试打印

21、巧克力了。 或许在不久的将来， 很多看起来一模一样的食品就是用食品3D 打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。3D 食物打印机 Atomium 16 张2021 年5 月22 日，NASA 已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料讨论公司，向其投资12.5 万美元，研发能为宇航员制造“养分可口”食品的3D 打印机。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3D 食物打印机的概念设计方案中，打印机的“墨盒”也就是装载食物的部分使用寿命长达 30 年。这款产品的试验版本已经可以胜利“打印”巧克力，而比萨饼将是它将来几周内的下一个目标。据透露，食物打印机制造比萨饼的步骤如

22、下：第一，打印一层面饼， 并在打印的同时烤好。 然后机器会将使用装载番茄的“墨盒”和水、油混合， 打印出番茄酱。最终将酱料和奶油打印在比萨饼的外表。一位名叫 LuizaSilva 的同学就设计了一个 3D 概念打印机 Atomium ，它能够打印分子级的材料， 几乎能够打印各种外形。 假如这个概念得以实现，它将会转变我们与食物间的关系。Atomium的工作原理 是这样的：用户事先注册基本信息，比方医疗数据对什么过敏等和饮食偏好等。然后，用户可以简洁勾画出他们喜爱的外形类型，Atomium就会分析这些指令并制造出相应的食物。Atomium参与了“伊莱克斯设计试验室”Electrolux Design Lab的竞赛并入围半决赛。 Silva 称， Atomium的目的在于为儿童制造出即好看，又有养分的食物。图册 3d 食物打印机 Atomium 图片来源美容行业配件、饰品这是最宽阔的一个市场。在将来不管是你的个性笔筒，仍是有你半身浮雕的外壳， 抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D 打印机打印出来的。甚至不用等到将来，就可以实现。美容护肤3D 打印技术将来也可能会帮忙爱美人士进行整容，说不定将来最有成效的青春痘的治疗方法就是通过 3D 打印技术来实现了！不仅青春痘 ,包括祛斑、 美白等领域都有期望使用到3D 打印技术的！可编辑资料 - - - 欢迎下载