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3D打印技术的发展解析

更新时间: 2019-09-16 15:23:06  查看次数: 15    

在近些年来,3D打印技术得到了迅速的发展,从20世纪80年代到90年代该技术在一些行业已经逐渐实现了商业化。3D打印技术作为快速成型技术的一个类别,也被称为“增材制造技术”,在2009年美国材料与试验协会将增材制造定义为“一种与传统的材料去除加工方法相反的,基于三维数字模型的,通常采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺,其同义词包括添加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造以及无模成型”。3D打印技术在制造业方面具有独特的创新性,因此被评为“第三次工业革命最具标志性的生产技术”,同时,美国的时代周刊也将该技术列为“美国十大增长最快的工业”。3D打印技术具有的优势引起了人们的普遍关注,随着该技术的逐渐成熟,已经被应用于越来越多的领域中,比如电子消费业、医学领域、航空航天领域、艺术设计领域、汽车制造领域和建筑领域等众多领域当中。


3D打印技术能够如此迅速的发展于各个领域,这得益于其相对于传统的加工业所具有的优势:首先,该技术是将电脑软件与机器人进行配合作业,能够将复杂的产品一次性成型,这就减少了劳动力的开销并且提高生产效率;其次,该技术可以利用电脑软件根据人们的意愿进行数学建模,再在打印机器人的配合下完成产品的成型,从而实现了个性化的定制;三是该技术在机械化加工过程中能够有效地减少人为失误造成的不利影响,从而提高了打印产品的精度;四是该技术相对于传统的加工工艺可以缩短产品的生产周期、简化了产品的制造流程,加工一个产品的传统工艺流程,包括模具的设计与加工,产品的设计加工与修正,需要的周期较长,而3D打印技术可以通过电脑软件与机械设备直接将产品精确的加工出来,减少了模具设计和加工工艺流程,大大缩减了生产周期;五是该技术工艺与传统的削切减材工艺相比,减少了废弃副产品的生成,大大提高了材料的使用率。


目前,用于3D打印工艺的材料可以分为块状材料、粉末材料以及液态材料等,相对应的打印工艺以光固化打印(SLA)、选择性激光烧结打印(SLS)、熔融沉积打印(FDM)以及三维打印(3DP)等为主。SLA技术是在液态光敏树脂表面采用紫外光逐层扫描,每次生成一定厚度的硬化薄层,自下而上逐层堆积地打印出目标产物;SLS技术是将粉末用高功率激光进行加热烧结在一起打印出目标产物;FDM技术是采用热熔喷头将塑性纤维材料经过熔化后从打印机的喷头处挤出,在指定位置处沉淀固化后得到目标产物;三维打印是类似喷墨式打印机的工作原理,从打印机的喷嘴口处将塑性材料在指定的位置逐层挤出堆积打印出目标产物。
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