【3D打印機(jī)】3D打印機(jī)是什么 3D打印機(jī)原理與應(yīng)用介紹

【3D打印機(jī)】3D打印機(jī)是什么 3D打印機(jī)原理與應(yīng)用介紹

3D打印機(jī)是什么

首先，3D打印機(jī)是誰發(fā)明的呢?

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。

順便了解一下3D打印機(jī)的一些過去：

早期的三維打印的例子發(fā)生在20世紀(jì)80年代，雖然那時(shí)的三維打印機(jī)是大型的，昂貴的，所能制造的產(chǎn)品可能非常有限。

在1980年代，熱溶解積壓成形(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)技術(shù)由S. Scott Crump開發(fā)成功，并在1990年代商業(yè)化。

在1980年代中期，SLS被在美國德州大學(xué)奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發(fā)出來并獲得專利，項(xiàng)目由DARPA贊助的。1979年，類似過程由RF Housholder得到專利，但沒有被商業(yè)化。

在1987年，Chuck Hull發(fā)明的Stereolithography(立體光刻工藝)被授予了專利。

1995 年在麻省理工學(xué)院創(chuàng)造了“三維打印”術(shù)語，當(dāng)時(shí)的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機(jī)方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床，而不是把墨水?dāng)D壓在紙張上的方案。該專利隨之而來的是現(xiàn)代的三維打印企業(yè)Z公司 (Bredt和Anderson創(chuàng)立)和ExOne公司。

3D打印機(jī)原理與應(yīng)用介紹

三維設(shè)計(jì)

三維打印的設(shè)計(jì)過程是：先通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或計(jì)算機(jī)動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。

設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

3D打印機(jī)的工作過程：

打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

3D打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即 0.1毫米，也有部分打印機(jī)如Objet Connex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性 能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成

目前三維打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣)，要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。

再次，3D打印是基于哪些技術(shù)呢?

許多相互競爭的技術(shù)是可用的。它們的不同之處在于以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件，并且以可用的材料的方式。一些方法利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering，SLS)和混合沉積建模(fused deposition modeling，F(xiàn)DM)，還有一些技術(shù)是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體光固化成型法(stereolithography，SLA)、分層實(shí)體制造(laminated object manufacturing，LOM)。每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因而一些公司會提供多種打印機(jī)以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本，三維打印機(jī)的價(jià)格，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本。

可以直接打印金屬的打印機(jī)價(jià)格昂貴。有時(shí)候人們會先使用普通的三維打印機(jī)來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件。

第四，我們一起看看3D打印機(jī)是怎么分類的?

根據(jù)3D打印機(jī)的價(jià)格、3D打印成本、打印精度、材料、工藝等，我們大致能了解到，3D打印機(jī)主要分為家用和商用3D打印機(jī)、工業(yè)級別3D打印機(jī)。

工業(yè)級別3D打印機(jī)：

工業(yè)級打印機(jī)的精度雖然可以精確到幾微米，但成本高達(dá)幾十萬甚至上百萬。