最新3D打印技术及应用.doc
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1、精品资料3D打印技术及应用.3D打印技术及应用陈浩然(土木与交通工程学院 城市地下空间工程 3113003479)摘要:3D打印技术自发展以来,以其高效、低成本、低能耗的特点,已经在许多领域发挥了不可多得的作用,它将是21世纪最伟大的技术之一。这项技术实现了从无到有的过程,能够制造出你想到的和你想不到的东西,小到肌肉组织,大到楼房建筑。在未来该技术发展成熟时,人类的发展肯定能够迈上新的台阶!关键字 :3D打印 高效 低成本 低能耗 从无到有1 引言3D打印技术,专业名称为快速成形技术,又称快速原型制造技术,简称RPM。3D打印技术起源于20世纪80年代末的美国,发展至今已经取得极大的进步。随着
2、技术的创新,3D打印技术逐渐深入各个应用领域,工业生产、商业、医学、建筑、艺术等领域都能看到3D打印技术的影子。3D打印技术会在各个领域中刮起一波新的革命,包括建筑行业。3D打印技术将会改变我们的对事物的认知。2 3D技术的应用2.1 3D打印机3D打印技术最直接的产物就是3D打印机。最早的3D打印机由恩里科迪尼( Enrico Dini )的发明家所设计的,当时的打印机还比较粗糙。如今3D打印机已经比较普遍,便宜的售价不到2000元,能够打印制造各种各样的模型实物。 3D打印机的优势在于产品多样化,效率高而成本比传统工艺低,制造复杂物品不增加成本,无须组装,减少废弃副产品,材料无限组合,精确
3、的实体复制。3D打印机是结合添加剂、制造技术和快速成形技术的一种机器。快速成形技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。但是,其基本原理都是一样的,那就是分层制造,逐层叠加, 类似于数学上的积分过程。形象地讲,快速成形系统就像是一台立体打印机,因此得名“3D 打印机”。它以数字模型文件为基础,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,运用一些金属、蜡、塑料等可粘合材料,采用分层加工、迭加成形,即通过逐层增加
4、材料来生成3D实体。简单来说,比如要打印一个立体的苹果,就先要将苹果的大小形状等参数在设计软件中设计出来,或者用扫描仪把苹果的各参数扫描输入计算机,然后计算机会把苹果每一层截面的形状计算出来,然后在3D打印机里由下到上一层一层地把苹果薄片“叠”起来。 (上图为3D打印机)2.2 3D打印机种类3D打印机的种类繁多,主要根据成型技术来划分:立体光固化成型法SLA。该方法主要采用液态光敏树脂原料,通过3D设计软件设计出三维数字模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面,分层扫描固化叠加成三维工件原型。选择性激光烧结法SLS。该方法主要采用激光有选择地
5、分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。分层实体制造法LOM,又称层叠法成形。该方法主要用片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。熔积成型法FDM。该方法主要采用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)作为原材料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(
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