3D打印技術簡介3D打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期,實際上是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。3D打印,即快速成型技術的一種,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印技術原理3D打印通常是采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)的。而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印機的打印材料是墨水和紙張,而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是實實在在的原材料,打印機與電腦連接后,通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來,終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說,3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備,比如打印一個機器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理,因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。應用領域該技術在珠寶、鞋類、工業(yè)設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、以及其他領域都有所應用。河南三維檢測儀價格,咨詢河北莊水科技有限公司;陜西三維檢測
金屬粉末逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代原材料是金屬3D打印的制造成本中占比大的一部分。DigitalAlloys以鈦粉末(6Al-4V)為例,對于SLM、EBM、DED、BinderJetting、DigitalAlloys等主流的金屬3D打印工藝的制備成本進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)每千克產(chǎn)品的打印成本中原材料成本是占比高的(除SLM工藝外),同時隨著成型精度、成型質(zhì)量、打印時間的增長,設備、維護和人工的占比逐步提升,在打印質(zhì)量好的SLM工藝中,設備、維護和人工成本是占比高的,其中也有保護因素,但是在打印效率越來越高、規(guī)模效應越來越明顯的趨勢下,材料成本占比將進一步提升。根據(jù)IDTechEx預測,到2028年金屬3D打印全球規(guī)模有望達到120億美元,其中超過90%是由打印材料貢獻的。規(guī)?;a(chǎn)中打印材料占據(jù)大部分的產(chǎn)值,金屬打印原材料要求高,其成本和供應能力是制約3D打印發(fā)展的瓶頸之一。金屬粉末是3D打印產(chǎn)品具有良好性能的關鍵,所使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。便宜的耗材無法制備高性能產(chǎn)品,無法向附加值更高需求更迫切的工業(yè)制造領域推廣;而耗材售價高昂且供應能力有限,直接推高了3D打印技術應用的成本,尤其是金屬打印領域材料成本占比非常高。杭州三維檢測價格三維檢測設備價格,咨詢河北莊水科技有限公司;
航空航天領域金屬3D打印應用于直接制造的優(yōu)勢在于:1)縮短新型航空航天裝備及零部件的研發(fā)周期:金屬3D打印無需研發(fā)零件制造過程中使用的模具,讓高性能金屬零部件,尤其是高性能大結構件的研發(fā)、制造流程大為縮短。一些需要單件定制的復雜部件用傳統(tǒng)工藝制作的周期過長,打印工藝制造速度快,成形后的近形件需少量后續(xù)機加工,可以縮短零部件的生產(chǎn)周期。美國宇航局馬歇爾太空飛行中心通過3D打印制作火箭噴射器,制造時間明顯縮短,花了4個月的時間,成本削減了大約70%。2)復雜結構設計得以實現(xiàn):金屬3D打印具有高柔性、高性能靈活制造特點,可實現(xiàn)靠傳統(tǒng)制造難以實現(xiàn)的復雜幾何結構。,同時,3D打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實時連續(xù)變化,使零件的不同部位具有不同成分和性能,是制造異質(zhì)材料(如功能梯度材料、復合材料等)的佳工藝,這大幅提升了航空航天業(yè)的設計和創(chuàng)新能力。3)滿足輕量化需求,減少應力集中,增加使用壽命:金屬3D打印技術的應用可以優(yōu)化復雜零部件的結構,在保證性能的前提下,將復雜結構經(jīng)變換重新設計成簡單結構,從而起到減輕重量的效果。而且通過優(yōu)化零件結構,能使零件的應力呈現(xiàn)出合理化的分布,減少疲勞裂紋產(chǎn)生的危險。
3D打印設備供應商作為目前的產(chǎn)業(yè)鏈,除設備銷售業(yè)務外,往往涉及上下游配套環(huán)節(jié)。該現(xiàn)象主要是由于產(chǎn)業(yè)壁壘高、應用成熟度低和相關專業(yè)人員匱乏所導致的。但是隨著3D打印商業(yè)化應用和產(chǎn)業(yè)化的快速推進,以及國內(nèi)打印材料制備技術的成熟,預計打印材料和加工服務等環(huán)節(jié)的產(chǎn)值有望實現(xiàn)大幅增長。政策大力支持下,我國3D打印產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期全球3D打印行業(yè)發(fā)展正處于快速商業(yè)化階段。從全球看,3D打印技術的發(fā)展歷史分為三個階段:1)1892-1988年是增材制造技術的初期階段,“材料疊加”制造思想和初步技術出現(xiàn);2)1988-1990年是增材制造技術初步應用的階段,3DSystems推出臺SLA商用機,SLS、FDM、LENS等技術陸續(xù)被推出;3)1990年起開始進入商業(yè)化階段,實現(xiàn)了金屬材料的成形,LSF、SLM等技術被推出。2009年以后商業(yè)化加快,各國紛紛制定了支持3D打印產(chǎn)品發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃與技術路線,將3D打印作為制造業(yè)創(chuàng)新升級重點布局之一。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開國家戰(zhàn)略規(guī)劃和政策支持,美國成熟度高投資力度大。1)美歐在3D打印領域研發(fā)早投入力度大,美國早從國家戰(zhàn)略層面對產(chǎn)業(yè)發(fā)展予以支持,致力于低成本3D打印設備的社會化應用和金屬零件直接制造技術在工業(yè)界的應用。湖南三維檢測儀價格,咨詢河北莊水科技有限公司;
近幾年,3D打印技術在先進制造和科研領域引起持續(xù)關注,其原因在于,該技術在快速制造復雜三維結構、三維結構設計的自由度、滿足個性化定制加工、節(jié)省原材料等方面具有優(yōu)勢。使其在促進“未來智造”的落地、促進制造業(yè)的轉(zhuǎn)型革新、下一代先進制造的興起方面均提供了巨大機遇,甚至被認為是第三次工業(yè)**的重要標志技術之一。盡管如此,3D打印技術距離在工業(yè)和生活中的大規(guī)模應用仍有相當距離,面臨很多關鍵挑戰(zhàn)。以3D打印技術推動制造業(yè)的變革性進步,將是一個長期的歷程,同樣會經(jīng)歷初期的熱潮、遇阻后的冷卻、行業(yè)持續(xù)修煉“內(nèi)功”、逐漸走向成熟并**終可能助力制造和生活方式的改變。筆者過去幾年在3D打印領域開展了一些研究工作,主要關注了功能納米材料3D打印和應用,并與國內(nèi)外同行進行了合作,取得一定的成果(文末介紹)。在此過程中,也更清晰地感受到3D打印技術已經(jīng)和即將對科研和產(chǎn)業(yè)界的深遠影響。未來擬致力于高性能打印材料的開發(fā)和應用和新型打印系統(tǒng)的開發(fā)相關工作,力求掌握技術,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。本文簡介了我個人對該領域的初步了解和思考,以期洞悉3D打印技術的整體樣貌之一斑,不拘于科研論文的形式,但求與同興趣者交流。廣西三維掃描,三維檢測服務公司,聯(lián)系河北莊水科技有限公司;杭州三維檢測價格
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近幾年,作為快速成型技術的一種新型行業(yè)——3D打印產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模正在迅速擴大。它具有無縫制造、快速成型、高穩(wěn)定性和高精確性等技術優(yōu)勢,現(xiàn)已廣泛應用于建筑、醫(yī)療、航空航天等領域。3D打印技術的多領域應用3D打印,是融合計算機科學、材料科學、機械加工技術以及掃描等于一體的綜合性技術,適用于制造各種復雜結構產(chǎn)品。它區(qū)別于傳統(tǒng)打印機以水墨為材料,和機械加工的工作模式,通常是以粉末狀金屬等物質(zhì)為打印材料,采用數(shù)字技術打印來實現(xiàn)。首先要在計算機內(nèi)設計出要打印物體的三維電子模型,其次在與計算機聯(lián)網(wǎng)互通的前提下由3D打印機對三維圖像信息進行層層分割,終自動確定打印路徑并逐層打印直至成型。3D打印技術應用于航空航天領域1、在建筑領域,建筑設計師可將其設計的建筑模型通過3D打印機一次性的完整呈現(xiàn)出來,不僅速度快且制作成本低;2、在醫(yī)療領域,如頜骨、支架、牙齒、脊柱等的打印均已進入臨床,為醫(yī)學的進步作出較大貢獻;3、在航天領域,3D打印可完美滿足設計和制造、精密零部件的需要,已經(jīng)成為提高航天器設計和制造能力的一項重要技術。華北工控認為,隨著智能制造業(yè)的不斷發(fā)展,3D打印技術也將被推向更高的水平。陜西三維檢測