1.跪求1000字3D打印的现状论述
一 3D打印技术概况 3D打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。
3D 打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D 打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。
3D 打印是“增材制造”(AdditiveManufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。
传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。 而“增材制造”与之截然不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本。
作为一种综合性应用技术,3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。 3D打印机是3D打印的核心装备。
它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。
二 3D 打印所需的关键技术 3D 打印需要依托多个学科领域的尖端技术,至少包括以下方面: 1.信息技术:要有先进的设计软件及数字化工具,辅助设计人员制作出产品的三维数字模型,并且根据模型自动分析出打印的工序,自动控制打印器材的走向。 2.精密机械:3D 打印以“每层的叠加”为加工方式。
要生产高精度的产品,必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。 3.材料科学:用于3D 打印的原材料较为特殊,必须能够液化、粉末化、丝化,在打印完成后又能重新结合起来,并具有合格的物理、化学性质。
三 3D打印的应用领域 具体应用领域包括:1.工业制造:产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证;制作模具原型或直接打印模具,直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。
3D 打印的家用器具模型,也被用于企业的宣传、营销活动中。 2.文化创意和数码娱乐:形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。
科幻类电影《阿凡达》运用3D 打印塑造了部分角色和道具,3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。 3.航空航天、国防军工:复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。
4.生物医疗:人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。 5.消费品:珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY 作品的设计和制造。
6.建筑工程:建筑模型风动试验和效果展示,建筑工程和施工(AEC)模拟。 7.教育:模型验证科学假设,用于不同学科实验、教学。
在北美的一些中学、普通高校和军事院校,3D 打印机已经被用于教学和科研。 四 3D打印技术及产业国际国内现状 国际现状:经过十多年的探索和发展,3D打印技术有了长足的进步,目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。
目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率,并可实现24位色彩的彩色打印。目前,在全球3D打印机行业,美国3D System和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。
此外,在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。
于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后,3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议,生产HP品牌的3D打印机。
继2011年5月收购Solidscape公司之后,Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前,国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整 合过程中,行业巨头正在加速崛起。
目前在欧美发达国家,3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域,3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件,完成复杂而精细的造型。
另外,3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案,以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售,每年能够推出60种创新产品,年收入达到100万美元。
国内现状: 自20世纪90年代以来,国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势;华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势,并已推出了HRP系列成型机和成型材料;西安交通大学自主研制了三维打印机喷头,并开发了光固化成型系统及相应成型材料,成型精度达到0.2mm;中国科。