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什么是3D打印機及其工作原理

2010-02-22 00:00 來源:比特網 責編:Quincy

摘要:
3D 打印是添加劑制造技術的一種形式,在添加劑制造技術中三維對象是通過連續的物理層創建出來的。
  【CPP114】訊:3D 打印是添加劑制造技術的一種形式,在添加劑制造技術中三維對象是通過連續的物理層創建出來的。3D打印機相對于其他的添加劑制造技術而言,具有速度快,價格便宜,高易用性等優點。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設備,功能上與激光成型技術一樣,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,與傳統的去除材料加工技術完全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術原理,因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。

  最近幾年,3D打印機的價格已經能讓中小企業負擔的起,從而使得重工業的原型制造環節進入辦公環境完成,并且可以放入不同類型的原材料進行打印!
  Dimension uprint 個人3D打印機


  因為快速成型技術在市場上占據主導地位,3D打印機在生產應用方面有著巨大的潛力。3D打印技術在珠寶首飾、鞋類、工業設計、建筑、汽車、航天、牙科及醫療方面都能得到廣泛的應用。

  每一層的打印過程分為兩步,首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴散。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,而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。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利用。

  打印耗材由傳統的墨水、紙張轉變為膠水、粉末,當然膠水和粉末都是經過處理的特殊材料,不僅對固化反應速度有要求,對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。目前的3D打印技術能夠實現600dpi分辨率,每層厚度只有0.01毫米,即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。當然受到噴打印原理的限制,打印速度勢必不會很快,目前較先進的產品可以實現每小時25毫米高度的垂直速率,相比早期產品有10倍提升,而且可以利用有色膠水實現彩色打印,色彩深度高達24位。

  由于打印精度高,打印出的模型品質自然不錯。除了可以表現出外形曲線上的設計,結構以及運動部件也不在話下。如果用來打印機械裝配圖,齒輪、軸承、拉桿等都可以正常活動,而腔體、溝槽等形態特征位置準確,甚至可以滿足裝配要求,打印出的實體還可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進一步加工。同時粉末材料不限于砂型材料,還有彈性伸縮、高性能復合、熔模鑄造等其它材料可供選擇。

  不過,雖然3D打印機價格在不斷降低,很多廠商、設計院、大學等都開始或準備配備,但產品價格依然較高。3D Systems推出的新款InVision LD入門級桌面型產品價格為1.59萬美元,而Z Corporation出品的中端型號Z510要價10萬美元。好在3D打印機的耗材成本并不夸張,例如打印手機模型,大概花費20美元材料費,比起其它成型技術成本要低得多。

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