早期構(gòu)想與探索1859年,法國雕塑家弗朗索瓦?威廉姆(Fran?oisWillème)申請了多照相機(jī)實(shí)體雕塑(photosculpture)的,這是3D掃描技術(shù)的早期雛形。1892年,法國人JosephBlanther提出使用層疊成型方法制作地形圖的構(gòu)想,這是增材制造技術(shù)基本原理的初步探索。1940年,Perera提出類似設(shè)想,通過沿等高線輪廓切割硬紙板并層疊成型制作三維地形圖。
技術(shù)奠基與突破1972年,Matsubara在紙板層疊技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了使用光固化材料的方法,為后續(xù)的3D打印技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。1983年,美國科學(xué)家查爾斯?胡爾受紫外線使桌面涂料快速固化的啟發(fā),萌生了3D打印的想法,并發(fā)明了SLA(Stereolithography,液態(tài)樹脂固化或光固化)3D打印技術(shù),他將其稱作立體平版印刷,3D打印技術(shù)由此正式誕生。1984年,立體光刻技術(shù)(SLA)正式發(fā)明,同年查爾斯?胡爾為該技術(shù)申請美國專利。1986年,查爾斯?胡爾獲得了快速原型技術(shù)的,創(chuàng)建了STL文件格式,并開發(fā)出世界上臺(tái)3D打印機(jī),隨后以這種技術(shù)為基礎(chǔ)成立了世界上家3D打印設(shè)備公司3DSystems。 3D打印在汽車制造中加速概念模型制作,縮短研發(fā)周期。淮安金屬3D打印
按打印原理分類:
熔融沉積式(FDM):原理:使用絲狀的熱塑性材料,通過加熱噴嘴將其熔化并逐層沉積在構(gòu)建平臺(tái)上。材料:聚乳酸()、ABS塑料等。特點(diǎn):操作簡單、成本較低,適合初學(xué)者和快速原型制作。
光固化(SLA、DLP、LCD):原理:使用特定波長的光束掃描液體感光樹脂,使其逐層固化成型。材料:光敏樹脂。特點(diǎn):精度高、表面光滑,適用于珠寶、牙科模型等需要高精度和復(fù)雜細(xì)節(jié)的領(lǐng)域。
選擇性激光燒結(jié)(SLS):原理:利用激光將粉末材料逐層燒結(jié),形成實(shí)體。材料:尼龍、金屬粉末、塑料粉末等。特點(diǎn):能夠打印度的金屬和塑料材料,適合工業(yè)級打印。 湖州PA113D打印工廠直銷教育領(lǐng)域,它激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。
航空航天零部件制造:制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、機(jī)翼結(jié)構(gòu)件等復(fù)雜零部件,減輕飛行器重量,提高燃油效率和性能。3D 打印技術(shù)還可用于制造具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的零部件,滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧虾蛷?fù)雜設(shè)計(jì)的要求??焖倬S修:在航空航天現(xiàn)場,可根據(jù)需要快速打印出損壞的零部件進(jìn)行更換,減少維修時(shí)間和成本,提高飛行器的可用性。
食品行業(yè)食品造型與定制:將食品原料通過 3D 打印技術(shù)制作出各種精美的造型和個(gè)性化的食品,如蛋糕、巧克力、糖果等,滿足消費(fèi)者對食品外觀和個(gè)性化的需求。營養(yǎng)定制:根據(jù)個(gè)人的營養(yǎng)需求和健康狀況,精確控制食品的成分和營養(yǎng)含量,打印出定制化的食品,為特殊人群如糖尿病患者、運(yùn)動(dòng)員等提供個(gè)性化的飲食解決方案。
影響3D打印生產(chǎn)效率的因素設(shè)備性能:不同類型和型號的3D打印機(jī)速度差異較大。例如,一些桌面級FDM(熔融沉積成型)打印機(jī)打印速度通常在每小時(shí)幾立方厘米到幾十立方厘米之間。而工業(yè)級的大型3D打印機(jī),如采用SLS(選擇性激光燒結(jié))或DLP(數(shù)字光處理)技術(shù)的設(shè)備,打印速度可能會(huì)快很多,每小時(shí)能達(dá)到數(shù)百立方厘米甚至更高。打印材料:材料的特性會(huì)影響打印速度。一些材料如普通塑料絲材,在FDM打印中容易擠出和成型,打印速度相對較快。但對于一些高性能材料或特殊材料,如金屬粉末、陶瓷漿料等,由于其需要更高的燒結(jié)溫度、更精確的成型控制,打印速度往往較慢。模型復(fù)雜度:簡單的幾何形狀,如立方體、圓柱體等,打印速度較快。而復(fù)雜的模型,如具有精細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、鏤空設(shè)計(jì)或復(fù)雜曲面的模型,需要更多的打印時(shí)間來完成細(xì)節(jié)部分的構(gòu)建。切片的路徑規(guī)劃也會(huì)影響打印效率,優(yōu)化的路徑可以減少打印頭的移動(dòng)時(shí)間和空行程,提高整體效率。3D打印,即三維打印,逐層堆疊材料構(gòu)建物體。
產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展:各地將形成更多的 3D 打印產(chǎn)業(yè)集群,吸引上下游企業(yè)集聚,實(shí)現(xiàn)資源共享、協(xié)同創(chuàng)新,提高產(chǎn)業(yè)整體競爭力。產(chǎn)業(yè)集群還能促進(jìn)技術(shù)交流和人才培養(yǎng),推動(dòng) 3D 打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大:隨著技術(shù)的進(jìn)步、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和成本的降低,3D 打印市場規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長。預(yù)計(jì)在未來幾年,全球 3D 打印市場規(guī)模將不斷突破新高,中國等新興市場國家的增長速度可能更為。服務(wù)模式創(chuàng)新:出現(xiàn)更多的 3D 打印服務(wù)提供商,為企業(yè)和個(gè)人提供一站式的 3D 打印解決方案,包括設(shè)計(jì)、打印、后處理等服務(wù)。還可能形成基于互聯(lián)網(wǎng)的 3D 打印共享平臺(tái),實(shí)現(xiàn)設(shè)備、材料和技術(shù)的共享,提高資源利用效率。3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域用于定制假體、牙齒矯正器和手術(shù)模型。安徽不銹鋼3D打印設(shè)計(jì)
3D打印在建筑領(lǐng)域可制作模型和建造足尺建筑?;窗步饘?D打印
激光選區(qū)燒結(jié)(SLS):工作原理:預(yù)先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料,激光在計(jì)算機(jī)控制下,按照界面輪廓信息,對實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結(jié),然后不斷循環(huán),層層堆積成型。特點(diǎn):制造工藝簡單,柔性度高,材料選擇范圍廣,成本低,成型速度快。納米顆粒噴射金屬成型(NPJ):工作原理:將金屬以液體的形式裝入3D打印機(jī),打印時(shí)用含金屬納米顆粒的液體噴射成型。然后通過加熱將多余的液體蒸發(fā)留下金屬部分,通過低溫?zé)Y(jié)完成成型。特點(diǎn):能使用普通的噴墨打印頭作為工具,無需外力即可通過融化去除支撐結(jié)構(gòu),理論上可以無限添加,給予設(shè)計(jì)師更大的自由。淮安金屬3D打印