3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史以及其打印工作原理?

3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史以及其打印工作原理 
3D打印技術(shù)的胚芽源于18世紀西歐的雕塑藝術(shù)，19世紀在北美被重視。隨著(zhù)20世紀計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)才真正誕生，并由于條件的成熟而得到飛速的發(fā)展；1986年，charleshull開(kāi)發(fā)了第一臺商業(yè)3D 印刷機；1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專(zhuān)利；1995年，美國ＺＣｏｒｐ公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權并開(kāi)始開(kāi)發(fā)3D打印機；2005年，市場(chǎng)上首個(gè)高清晰彩色3D 打印機SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功；2010年11月，世界上第一輛由3D 打印機打印而成的汽車(chē)Ｕｒｂｅｅ問(wèn)世；2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼（泳衣，襯衫）；2011年7月，英國研究人員開(kāi)發(fā)出世界上第一臺3D 巧克力打印機；2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機；2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織；3D打印技術(shù)的本質(zhì)在于個(gè)性化需求的創(chuàng )意設計理念。因而3D 打印技術(shù)的發(fā)展，體現了人性的完善和完美過(guò)程。

3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史以及其打印工作原理

每一層的打印過(guò)程可分為兩步：首先，在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。其次，是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(huì )迅速固化黏結。在沒(méi)有特殊膠水的區域仍然保持松散狀態(tài)。這樣，在一層膠水一層粉末的交替下，實(shí)體模型將會(huì )被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。

 

打印耗材由傳統的墨水、紙張轉變?yōu)樘厥饽z水、粉末，當然膠水和粉末都是經(jīng)過(guò)處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。３Ｄ打印技術(shù)能夠實(shí)現600dpi分辨率，每層厚度只有０。０１ｍｍ，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。比較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現每小時(shí)２５ｍｍ高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有１０倍提升，而且可以利用有色膠水實(shí)現彩色打印，色彩深度高達２４位。

 

由于打印精度高，打印出的模型品質(zhì)自然不錯。除了可以表現出外形曲線(xiàn)上的設計，結構以及運動(dòng)部件也不在話(huà)下。如果用來(lái)打印機械裝配圖，齒輪、軸承、拉桿等都可以正?；顒?dòng)，而腔體、溝槽等形態(tài)特征位置準確，甚至可以滿(mǎn)足裝配要求，打印出的實(shí)體還可通過(guò)打磨、鉆孔、電鍍等方式進(jìn)一步加工。同時(shí)粉末材料不限于砂型材料，還有彈性伸縮、高性能復合、熔模鑄造等其它材料，可供選擇。

 

3Ｄ打印技術(shù)與傳統的工業(yè)制造方法的最大區別：“增材制造”與“減材制造”。

3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史以及其打印工作原理

３Ｄ打印機，顧名思義，用它打印出來(lái)的物品并非平面的紙張，而是一個(gè)立體固態(tài)物體。首先將一項設計物品通過(guò)３ＤＣＡＤ（３Ｄ計算機輔助設計）軟件轉化為３Ｄ數據，然后再根據這些數據進(jìn)行逐層分切打印。在打印過(guò)程中，層層打印出來(lái)的切片會(huì )不斷疊加，最終形成一個(gè)完整的立體物品。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，３Ｄ打印就相當于做“加法”。

 

傳統打印機與３Ｄ打印機最大的區別在于耗材不同——前者使用墨粉，后者使用的則是一些可以發(fā)生固化反應的材料，如樹(shù)脂、塑料、陶瓷、金屬等等。

 

傳統的工業(yè)制造方法多是減材制造，即在整塊材料的基礎上去除多余部分，將剩下的部分制成產(chǎn)品。而作為“增材制造”的３Ｄ打印技術(shù)，則是按照設計圖，精確制出每一層平面后再進(jìn)行累加，所以在生產(chǎn)過(guò)程幾乎不會(huì )產(chǎn)生任何廢棄物。