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1、3D打印 造物新紀(jì)元
3D打印 造物新紀(jì)元
摘 要:近些年來(lái)3D打印頻頻出現(xiàn)在公眾視野中,它是一種以數(shù)字模型文件為根底,通過(guò)逐層打印快速成形的新型技術(shù)。3D打印顛覆了傳統(tǒng)的制造方式,其優(yōu)勢(shì)被運(yùn)用到人類生活的方方面面。目前3D打印技術(shù)在全球持續(xù)升溫并且不斷完善,這一制造技術(shù)是制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的歷程。這個(gè)歷程必將掀起一場(chǎng)工業(yè)革命。
關(guān)鍵詞:3D打印;工業(yè)革命;工業(yè)4.0
1想象被打印成現(xiàn)實(shí)
1.1揭開(kāi)3D打印神秘面紗
3D打印又稱三維打印,工業(yè)上叫快速成型,最近行業(yè)內(nèi)部又統(tǒng)一了更標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)叫法――增材制造。3D打
2、印可以說(shuō)是這項(xiàng)技術(shù)的“乳名〞,“快速成型〞可以說(shuō)是她的“學(xué)名〞,而“增材制造〞便可以理解為她的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。所謂增強(qiáng)材質(zhì)制造技術(shù),是一種快速成型技術(shù),它以數(shù)字模型文件為根底,運(yùn)用粉末狀可粘合材料通過(guò)逐層添加制造三維物體的變革性、數(shù)字化的制造技術(shù),將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透。從前3D常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域用于模型制造,現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印成的零部件。幾十年來(lái),航空航天、醫(yī)療和汽車工業(yè)等領(lǐng)域的工程師和設(shè)計(jì)師們主要使用3D打印技術(shù)來(lái)快速而廉價(jià)地制造產(chǎn)品的模型。
1.2 3D打印機(jī),3D打印的工廠
“黑暗技術(shù)〞3D打印,和“打印神器〞3
3、D打印機(jī)打印過(guò)程并沒(méi)有我們想象地那么復(fù)雜。就像打印文件: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外表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)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)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水〞是實(shí)實(shí)在在的原材料。
1.33D打印機(jī)的兩大派系
在“墨水〞的使用方法上,3D打印又分兩大派系,第一個(gè)派系通過(guò)沉積原材料層來(lái)制造物體,第二個(gè)派系通過(guò)粘合原材料制造物體。第一個(gè)派系我們稱之為“選擇性沉積打印機(jī)〞,
4、將原材料沉積為層,這類打印機(jī)通過(guò)某種注射器或打印頭注射、噴灑或擠壓液體、膠狀物或者粉末的原材料。第二個(gè)派系是將原材料粘合在一起的打印機(jī),通常是利用激光或在原材料中參加某種粘合劑來(lái)實(shí)現(xiàn),這類打印機(jī)被稱作“選擇性粘合打印機(jī)〞,利用熱或光固化粉末或光敏聚合物。
2一臺(tái)造物主式的機(jī)器
2.1在空間里打印三維物體
如果單純地將3D打印理解成桌面打印機(jī)是不正確的。在人類歷史的大局部時(shí)間里,人們的創(chuàng)造創(chuàng)造大多通過(guò)切割原料或通過(guò)模具成型。而3D打印機(jī)依據(jù)計(jì)算機(jī)指令,通過(guò)層層堆積原材料制造產(chǎn)品。這種“增材制造技術(shù)〞讓我們能夠生產(chǎn)出立體三維物體。
2.2細(xì)說(shuō)3D打印的優(yōu)點(diǎn)
5、運(yùn)用“增材制造技術(shù)〞的3D打印機(jī)已經(jīng)在加工車間默默工作幾十年,它的優(yōu)點(diǎn)日益彰顯,它突破了許多傳統(tǒng)制造限制,為創(chuàng)新提供了不可估量的前景。①制造復(fù)雜產(chǎn)品不增加本錢。傳統(tǒng)制造中,物體的形狀越復(fù)雜,加工難度就越大,制造本錢就隨之上漲。②產(chǎn)品多樣化不增加本錢。3D打印需要的是數(shù)字設(shè)計(jì)藍(lán)圖和新型的原材料,具備這兩個(gè)條件3D打印機(jī)就可以打印出不同形狀的產(chǎn)品。③省去了組裝本錢。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是以組裝線為主,通過(guò)組裝而成。成品越復(fù)雜,投入的組裝本錢就越大。3D打印的分層制造方式省去了組裝,縮短了供給鏈,節(jié)省勞動(dòng)力和運(yùn)輸花費(fèi)。④減少了生產(chǎn)誤差。數(shù)字文件可以無(wú)休止地復(fù)制而不會(huì)破損源文件。3D打印技術(shù)將這種數(shù)字精度運(yùn)
6、用到了實(shí)體生產(chǎn)中。掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維世界和數(shù)字世界的轉(zhuǎn)換。⑤降低了制造技能要求。3D打印機(jī)從設(shè)計(jì)文件獲得各種指示,減少了技能操作。
3 3D打印,打印生活
3.1數(shù)字廚房掀起烹飪革命
3D食品打印機(jī)目前還沒(méi)進(jìn)入市場(chǎng),但它的研發(fā)卻是日新月異的,各大3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)商絞盡腦汁地去開(kāi)發(fā)各種食品打印機(jī)。傳統(tǒng)烹飪方式有諸多弊端,如切割道具、加熱鍋爐多樣復(fù)雜,考驗(yàn)著操作者的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),且由于器械的精準(zhǔn)度不高,不能加工出復(fù)雜多變的形狀。
但是3D打印數(shù)字烹飪技術(shù)卻可以到達(dá)傳統(tǒng)烹飪技術(shù)無(wú)法匹敵的口感和視覺(jué)享受。每一臺(tái)3D食品打印機(jī)都會(huì)配備觸屏、內(nèi)置內(nèi)存卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,使
7、用者可以很便利地從云端獲得配方、用量和營(yíng)養(yǎng)成分,用戶無(wú)需考慮營(yíng)養(yǎng)搭配和飲食忌諱。這種食品打印機(jī)配備了上傳功能,方便用戶們分享美味的食物。
3.2“活墨〞打印再生人體器官
3D打印不僅在打印食品中廣泛應(yīng)用,在打印人體器官上也是日益成熟。我國(guó)目前約有150萬(wàn)患者急需器官移植,是世界上器官捐獻(xiàn)率最低的國(guó)家之一。而3D打印技術(shù)送來(lái)了福音。3D生物打印技術(shù)以人體細(xì)胞作為生物墨水。3D生物打印技術(shù)將從人們的骨髓或脂肪中提取出干細(xì)胞,通過(guò)生物化學(xué)手段,使它們分化成不同類型的細(xì)胞。當(dāng)3D生物打印機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí),“墨粉〞將通過(guò)打印頭聚攏在事先設(shè)計(jì)的部位上,打印器官的雛形便逐漸顯現(xiàn),經(jīng)體外和體內(nèi)培育,“
8、打印〞的新生組織會(huì)形成自給的血管和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
3.3課桌上的工廠
3D打印在教育中的使用也日益普遍。在國(guó)外,3D打印機(jī)已經(jīng)在高中用來(lái)制作固體物件。如果學(xué)校已經(jīng)有3D設(shè)計(jì)軟件和數(shù)控銑床,安裝一臺(tái)低本錢的、消費(fèi)性等級(jí)的3D打印機(jī)并不難。在一定程度上來(lái)說(shuō),當(dāng)3D打印機(jī)帶著3D設(shè)計(jì)軟件進(jìn)入教室的時(shí)候,它是教室制作工具,能夠把設(shè)計(jì)想法變成現(xiàn)實(shí)。
人猿相揖別的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在于古人能夠手工制造工具,今人與古人相區(qū)別的分水嶺在于機(jī)器制造工具。人類進(jìn)化至今,一個(gè)嶄新的標(biāo)志就是能夠用機(jī)器制造機(jī)器。當(dāng)前被賦予無(wú)限想象力的3D打印機(jī)就是這種能夠制造機(jī)器的機(jī)器。3D打印實(shí)質(zhì)上是制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的歷程。這個(gè)歷程必將掀起一場(chǎng)工業(yè)革命,對(duì)人類生活產(chǎn)生重大的影響。
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