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3d打印機(jī)發(fā)展前景分析

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3d打印機(jī)發(fā)展前景分析

3d 打印機(jī)發(fā)展前景分析3d 打印機(jī)太空 3d 打印機(jī)3D打印機(jī) (3D Printers)是一位名為恩里科 ?迪尼 (Enrico Dini)的發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī),它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。背景介紹3D打印已經(jīng)成為一種潮流,并開始廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域,尤其是工業(yè)設(shè)計(jì),數(shù)碼產(chǎn)品開模等,可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印,節(jié)約了很多產(chǎn)品1 到市場(chǎng)的開發(fā)時(shí)間。3D 打印機(jī)可以用各種原料打印三維模型,使用3D 輔助設(shè)計(jì)軟件,工程師設(shè)計(jì)出一個(gè)模型或原型之后,無(wú)論設(shè)計(jì)的是一所房子還是人工心臟瓣膜,之后通過(guò)相關(guān)公司生產(chǎn)的 3D 打印機(jī)進(jìn)行打印,打印的原料可以是有機(jī)或者無(wú)機(jī)的的材料,例如橡膠、塑料、甚至是人體器官,不同的打印機(jī)廠商所提供的打印材質(zhì)不同。3d 打印機(jī)太空 3d 打印機(jī)3D打印機(jī) (3D Printers)是一位名為恩里科 ?迪尼 (Enrico Dini)的發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī),它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。背景3D打印已經(jīng)成為一種潮流,并開始廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域,尤其是工業(yè)設(shè)計(jì),數(shù)碼產(chǎn)品開模等,可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印,節(jié)約了很多產(chǎn)品1 到市場(chǎng)的開發(fā)時(shí)間。3D 打印機(jī)可以用各種原料打印三維模型,使用3D 輔助設(shè)計(jì)軟件,工程師設(shè)計(jì)出一個(gè)模型或原型之后,無(wú)論設(shè)計(jì)的是一所房子還是人工心臟瓣膜,之后通過(guò)相關(guān)公司生產(chǎn)的 3D 打印機(jī)進(jìn)行打印,打印的原料可以是有機(jī)或者無(wú)機(jī)的的材料,例如橡膠、塑料、甚至是人體器官,不同的打印機(jī)廠商所提供的打印材質(zhì)2 不同。發(fā)明伊始三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價(jià)降低,且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)三維打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。據(jù)報(bào)道,美國(guó)科學(xué)家近日發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機(jī),并已將其成功可打印出塑料制成的固體制品推向市場(chǎng)。普通打印機(jī)能打印一些報(bào)告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機(jī)打印出的都是塑料制成的固體制品,它不僅使立體物品的造價(jià)降低,且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)三維打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。 在此之前,三維打印機(jī)數(shù)量很少,大多集中在“科學(xué)怪人”和電子產(chǎn)品愛好者手中。他們主要用來(lái)打印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家打印出了汽車零部件,然后根據(jù)塑料模型去訂制真正市面上買不到的零部件?,F(xiàn)在人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購(gòu)買到這類打印機(jī),工廠也在進(jìn)行直接銷售。不過(guò)物以稀為貴,一套三維打印機(jī)的價(jià)格從一般的 750 美元到上等質(zhì)量的 27000 美元不等??茖W(xué)家們表示,目前三維打印機(jī)的使用范圍還很有限,不過(guò)在未來(lái)的某一天人們一定可以通過(guò) 3D 打印機(jī)打印出更實(shí)用的物品。人體骨骼打印據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,在不久的將來(lái)外科醫(yī)生們或許就將可以在手術(shù)中現(xiàn)場(chǎng)利3 用打印設(shè)備打印出各種尺寸的骨骼用于臨床使用。這種神奇的 3D 打印機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)被制造出來(lái)了,而用于替代真實(shí)人體骨骼的打印材料則正在緊鑼密鼓地測(cè)試之中。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中,這種骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長(zhǎng),并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗(yàn)證。未來(lái)數(shù)年內(nèi),打印出的質(zhì)量更好的骨骼替代品或?qū)椭饪剖中g(shù)醫(yī)師進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù),用于牙醫(yī)診所,甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康。 3D 打印技術(shù)最近迅速興起,成為炙手可熱的新型產(chǎn)業(yè),它可以打印的立體產(chǎn)品種類正迅速增加。為了打印骨3D打印機(jī)圖片 (20 張)骼材料,博斯和她的同事們使用了一臺(tái)商業(yè)銷售的ProMetal 3D 打印機(jī)進(jìn)行測(cè)試。這種 3D 打印機(jī)最初的設(shè)計(jì)目的是為了打印金屬件。它會(huì)逐層噴灑塑料膠粒在一層粉末基底之上并逐層成型。每一層的厚度僅相當(dāng)于人的頭發(fā)絲寬度的一半。這種骨骼支架的主要材料成分是磷酸鈣,其中還額外添加了硅和鋅以便增強(qiáng)其強(qiáng)度。當(dāng)它被植入人體內(nèi)之后可以暫時(shí)起到骨骼的支撐作用,并在此過(guò)程中幫助正常骨骼細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育并由此修復(fù)之前的損傷,隨后這種材料可以在人體內(nèi)自然溶解??茖W(xué)家們花費(fèi) 4 年時(shí)間才找出這種材料的合適配方,其中涉及化學(xué),材料4 學(xué),生物學(xué)和工藝科學(xué)的諸多學(xué)科。3D打印機(jī)原理3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式,在添加劑制造技術(shù)中三維對(duì)象是通過(guò)連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來(lái)的。3D打印機(jī)相對(duì)于其他的添加劑制造技術(shù)而言,具有速度快,價(jià)格便宜,高易用性等優(yōu)點(diǎn)。3D 打印機(jī)就是可以“打印”出真實(shí) 3D 物體的一種設(shè)備,功能上與激光成型技術(shù)一樣,采用分層加工、迭加成形,即通過(guò)逐層增加材料來(lái)生成 3D 實(shí)體,與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機(jī)”是參照了其技術(shù)原理,因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^(guò)程與噴墨打印十分相似。隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的 3D 模型。 說(shuō)的簡(jiǎn)單一點(diǎn), 3D打印是斷層掃描的逆過(guò)程,斷層掃描是把某個(gè)東西“切“成無(wú)數(shù)疊加的片, 3D打印就是一片一片的打印,然后疊加到一起,成為一個(gè)立體物體。使用 3D 打印機(jī)就像打印一封信 : 輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕,一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上,它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在 3D 打印時(shí),軟件通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù) (CAD)完成一系列數(shù)字切片,并將這些切片的信息傳送到 3D打印機(jī)上,后者會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來(lái),直到一個(gè)固態(tài)物體成型。 3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大5 的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。工作步驟3D打印機(jī)工作步驟是這樣的: 使用 CAD軟件來(lái)創(chuàng)建物品,如果你有現(xiàn)成的模型也可以,比如動(dòng)物模型、人物、實(shí)際過(guò)程 (6 張 )或者微縮建筑等等。然后通過(guò)SD卡或者 USB優(yōu)盤把它拷貝到 3D 打印機(jī)中,進(jìn)行打印設(shè)置后,打印機(jī)就可以把它們打印出來(lái),其工作結(jié)構(gòu)分解圖如下。3D打印機(jī)的工作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)基本一樣,都是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的,打印原理是一樣的。3D打印機(jī)主要是在打印前在電腦上設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的三維立體模型,然后在進(jìn)行打印輸出。13D打印與激光成型技術(shù)一樣,采用了分層加工、疊加成型來(lái)完成3D實(shí)體打印。每一層的打印過(guò)程分為兩步,首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴(kuò)散。然后是噴灑一層均勻的粉末,粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié),而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(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。設(shè)計(jì)2010 年 3 月,一位名為恩里科 ?3d 打印機(jī)和打印物 (19 張 )迪尼 (Enrico Dini )的發(fā)明家設(shè)計(jì)出了一種神奇的3D 打印機(jī),它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。據(jù)恩里科 ?迪尼介紹,這種打印機(jī)的原料主要是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時(shí),它的上千個(gè)噴嘴中會(huì)同時(shí)噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會(huì)將沙子粘成像巖石一樣堅(jiān)固的固體,并形成特定的形狀,然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀一層層噴上這種材料,最終就可以“打印”一個(gè)完整的雕塑或者教堂建筑。特點(diǎn)3D打印技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō),可大幅降低生產(chǎn)成本,提高原材料和能源的使用效率,減少對(duì)環(huán)境的影響,它還使消費(fèi)者能根據(jù)自己的需求量身定制6 產(chǎn)品3D打印機(jī)既不需要用紙,也不需要用墨,而是通過(guò)電子制圖、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù),使特定金屬粉或者記憶材料熔化,并按照電子模型圖的指示一層層重新疊加起來(lái),最終把電子模型圖變成實(shí)物。其優(yōu)點(diǎn)是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時(shí)間,且可以“打印”造型復(fù)雜的產(chǎn)品。因此許多專家認(rèn)為,這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。應(yīng)用3D打印機(jī)的應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè),只要這些行業(yè)需要模型和原型。以7 色列的 Objet 公司認(rèn)為, 3D打印機(jī)需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國(guó)防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)。醫(yī)療行業(yè)。最近,一位83 歲的老人由于患有慢性的骨頭感染,因此換上了由3D 打印機(jī)“打印”出來(lái)的下顎骨,這是世界上首位使用3D 打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例??茖W(xué)研究。美國(guó)德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過(guò)對(duì)化石進(jìn)行3D 掃描,利用 3D 打印技術(shù)做出了適合研究的3D 模型,不但保留了原化石所有的外在特征,同時(shí)還做了比例縮減,更適合研究。產(chǎn)品原型。比如微軟的3D 模型打印車間,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后,通過(guò)3D 打印機(jī)打印出來(lái)模型,能夠讓設(shè)計(jì)制造部門更好的改良產(chǎn)品,打造出更出色的產(chǎn)品。文物保護(hù)。博物館里常常會(huì)用很多復(fù)雜的替代品來(lái)保護(hù)原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害,同時(shí)復(fù)制品也能將藝術(shù)或文物的影響更多更遠(yuǎn)的人。最近史密森尼博物館就因?yàn)樵嫉耐旭R斯 ?杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽,所以博物館用了一個(gè)巨大的 3D 打印替代品放在了原來(lái)雕塑的位置。 建筑設(shè)計(jì)。在建筑業(yè)里,工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)接受了用 3D 打印機(jī)打印的建筑模型,這種方法快速、成本低、環(huán)保,同時(shí)制作精美。完全合乎設(shè)計(jì)者的要求,同時(shí)又能節(jié)省大量材料。制造業(yè)。制造業(yè)也需要很多3D 打印產(chǎn)品,因?yàn)?D打印無(wú)論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多。而 3D打印技術(shù)本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn),所以制造業(yè)利用 3D 技術(shù)能帶來(lái)很多好處,甚至連質(zhì)量控制都不再是個(gè)問題。食品產(chǎn)業(yè)。沒錯(cuò),就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了?;蛟S在不久的將來(lái),很多看起來(lái)一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來(lái)的。當(dāng)然,到那時(shí)可能人工制作的食品會(huì)貴很多倍。汽車制造業(yè)。不是說(shuō)你的車是3D打印機(jī)打印出來(lái)的 ( 當(dāng)然或許有一天這也有可能) ,而是說(shuō)汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測(cè)試等工作時(shí),會(huì)將一些非關(guān)鍵部件用 3D 打印的產(chǎn)品替代,在追求效率的同時(shí)降低成本。配件、飾品。這是最廣闊的一個(gè)市場(chǎng)。在未來(lái)不管是你的個(gè)性筆筒,還是有你半身浮雕的手機(jī)外殼,抑或是你和愛人擁有的世界上獨(dú)一無(wú)二的戒指,都有可能是通過(guò)3D 打印機(jī)打印出來(lái)的。甚至不用等到未來(lái),現(xiàn)在就可以實(shí)現(xiàn)。8前景恩里科 ?迪尼稱,他已經(jīng)在和建筑大師諾曼?福斯特、阿爾塔空間公司等進(jìn)行討論,希望能設(shè)計(jì)出一種可以使用月球塵土的打印機(jī),屆時(shí)在月球上就可2 以使用這種打印機(jī)快速的建造出人類的月球基地。預(yù)計(jì) 2050 年實(shí)現(xiàn) 3D 打印機(jī)制造飛機(jī)歐洲飛機(jī)制造公司 Airbus 的設(shè)計(jì)師透露 3D打印飛機(jī)打造計(jì)劃,預(yù)計(jì) 2050前達(dá)成。據(jù) Forbes 報(bào)導(dǎo),此計(jì)劃將使用機(jī)庫(kù)般大小的 3D 打印機(jī),制造飛機(jī)零件, Airbus 的員工 Bastian Schafer 描述他的構(gòu)想 : 此架飛機(jī) 80 米長(zhǎng),曲面機(jī)身由透明材質(zhì)制成,乘客就感覺彷佛翱翔在云端中。Airbus提出的概念型飛機(jī)具自我清潔功能,在2011 年時(shí)已完成內(nèi)建類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、抗氧化空氣,以及體熱采集設(shè)備, Schafer 在過(guò)去兩年集合一群Airbus 工業(yè)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì),為了這概念而努力,他表示 : 這個(gè)機(jī)會(huì)讓我們能做些不一樣的事。

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