3d打印機(jī)發(fā)展前景分析

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1、3d打印機(jī)發(fā)展前景分析 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)計領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計，數(shù)碼產(chǎn)品開模等，可以在數(shù)小時內(nèi)完成一個模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場的開發(fā)時間。 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)計軟件，工程師設(shè)計出一個模型或原型之后，無論設(shè)計的是一所房子還是人工心臟瓣膜，之后通過相關(guān)公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)進(jìn)行

2、打印，打印的原料可以是有機(jī)或者無機(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。三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來三維打印機(jī)的應(yīng)用將會更加廣泛。 據(jù)報道，美國科學(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。普通打印機(jī)能打印一些報告等平面紙張資料。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降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來三維打印機(jī)的應(yīng)用將會更加廣泛。 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。他們主要用來打印像

3、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。 現(xiàn)在人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買到這類打印機(jī)，工廠也在進(jìn)行直接銷售。不過物以稀為貴，一套三維打印機(jī)的價格從一般的750美元到上等質(zhì)量的27000美元不等。 科學(xué)家們表示，目前三維打印機(jī)的使用范圍還很有限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D打印機(jī)打印出更實用的物品。 人體骨骼打印 據(jù)國外媒體報道，在不久的將來外科醫(yī)生們或許就將可以在手術(shù)中現(xiàn)場利用打印設(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)被制造出來了，而用于替代真實人體

4、骨骼的打印材料則正在緊鑼密鼓地測試之中。在實驗室測試中，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，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗證。未來數(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。為了打印骨骼材料，博斯和她的同事們使用了一臺商業(yè)銷售的ProMetal 3D打印機(jī)進(jìn)行測試。這種3D打印機(jī)最初的設(shè)計目的是為了打印金屬件。它會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

5、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其強度。當(dāng)它被植入人體內(nèi)之后可以暫時起到骨骼的支撐作用，并在此過程中幫助正常骨骼細(xì)胞生長發(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。 科學(xué)家們花費4年時間才找出這種材料的合適配方，其中涉及化學(xué)，材料學(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)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機(jī)相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。 3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實3D物體的一種

6、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，即通過逐層增加材料來生成3D實體，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，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。隨著這項技術(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。說的簡單一點，3D打印是斷層掃描的逆過程，斷層掃描是把某個東西“切“成無數(shù)疊加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后疊加到一起，成為一個立體物體。使用3D打印機(jī)就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機(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，軟件通過電

7、腦輔助設(shè)計技術(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，后者會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(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”是實實在在的原材料。 工作步驟 3D打印機(jī)工作步驟是這樣的：使用CAD軟件來創(chuàng)建物品，如果你有現(xiàn)成的模型也可以，比如動物模型、人物或者微縮建筑等等。然后通過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，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

8、在打印前在電腦上設(shè)計了一個完整的三維立體模型，然后在進(jìn)行打印輸出。 3D打印與激光成型技術(shù)一樣，采用了分層加工、疊加成型來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步，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，實體模型將會被“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 2010年3月，一位名為恩里科迪尼（Enrico Dini ）的發(fā)明家設(shè)計出了一種神奇的3D打印機(jī)，它甚至可以“打印

9、”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，它的上千個噴嘴中會同時噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會將沙子粘成像巖石一樣堅固的固體，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”一個完整的雕塑或者教堂建筑。 特點 3D打印技術(shù)對于生產(chǎn)者來說，可大幅降低生產(chǎn)成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環(huán)境的影響，它還使消費者能根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品3D打印機(jī)既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、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

10、圖的指示一層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實物。其優(yōu)點是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時間，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。 應(yīng)用 3D打印機(jī)的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。以色列的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。 科學(xué)研究。美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進(jìn)行3D掃描，利用3D打印技

11、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)計出來之后，通過3D打印機(jī)打印出來模型，能夠讓設(shè)計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)。博物館里常常會用很多復(fù)雜的替代品來保護(hù)原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復(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為原始的托馬斯杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽，所以博物館用了一個巨大的3D打印替代品放在了原來雕塑的位置。 建筑設(shè)計。在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)接受了用3D打印機(jī)打印的建筑模型，這種方法快速、成

12、本低、環(huán)保，同時制作精美。完全合乎設(shè)計者的要求，同時又能節(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，因為3D打印無論是在成本、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)能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題。 食品產(chǎn)業(yè)。沒錯，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來的。當(dāng)然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。 汽車制造業(yè)。不是說你的車是3D打印機(jī)打印出來的（當(dāng)然或許有一天這也有可能），而是說汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測試等工作

13、時，會將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本。 配件、飾品。這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，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一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機(jī)打印出來的。甚至不用等到未來，現(xiàn)在就可以實現(xiàn)。 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)計出一種可以使用月球塵土的打印機(jī)，屆時在月球上就可以使用這種打印機(jī)快速的建造出人類的月球基地。 預(yù)計2050年實現(xiàn)3D打印機(jī)制造飛機(jī) 歐洲飛機(jī)制造公司Airbus的設(shè)計師透露3D打印飛機(jī)打造計劃，預(yù)計20

14、50前達(dá)成。 據(jù)Forbes報導(dǎo)，此計劃將使用機(jī)庫般大小的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，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在過去兩年集合一群Airbus工業(yè)設(shè)計師團(tuán)隊，為了這概念而努力，他表示：「這個機(jī)會讓我們能做些不一樣的事」。 C29C91AFE4CED1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C

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