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3D打印技术槪述

更新时间: 2020-02-12 16:41:39  查看次数: 359    
通常增材制造(AM)和3D打印(3DP)这两个术语可互换的,行业内部通常使用增材制造,随着这项技术的快速发展,近年来广大公众和媒体广泛使用3D打印。虽然3D打印己经发展了三十多年,但是近几年才出现在世界舞台的中心。世界上第—台3D打印机是Chuck Hull(美国3DSystems公司创始人)在上世纪八十年代中期发明的。Hull和他的同事一起开发了第一种选择性激光烧结(SLS)和立体光固化(SLA)3D打印技术,以及至今大多数3D打印技术仍然使用的文件格式:STL文件。在这期间,这些技术及许多衍生技术都由Hull和3DSystems公司获得专利。在同一时间内,S.Scott Crump开发了另一种3D打印技术,熔融沉积成型(FDM),并由Stratasys公司迅速获得专利并商业化。在美国规定的20年专利寿命期间,3DSystems和Stratasys都在积极保护和增加他们的专利。这些专利在21世纪初到期,也正好与社交媒体基于众包的理念、技术和资金的出现重合。在2005年,在这个更开放的环境中,英国巴斯大学的Adrian Bowyer博士开始了RepRap项目,作为一个开源的硬件和软件平台。在这段时间,3D打印开始吸引政府、研究人员和媒体的关注。


3D打印可能是第一批通过互联网进行开放源代码硬件和软件共享,知识和资金众包的具有巨大影响力的技术之一,其理念是技术是属于大家的。这段历史也提供了生动的例子:(1)知识产品可以是双刃剑;(2)技术变得更加大众化,也许不再局限于学术界和大型工业界,这代表着巨大的技术和社会范式转移。


3D打印技术,是基于离散/堆积成型思想,将三维CAD模型制造成三维物理实体,其特征是自下而上地层层制造三维对象。传统的减材制造如铣削、蚀刻、切割、打磨等都是扣除性质的:所需的物体是由较大的原料块制成的,随着加工的进行,产生的废料越来越少,虽然可以回收,但不总是被回收。移除材料的方法也经常需要昂贵的工具和染料,尤其是制造的物体有精确度要求。这需要在制造前先生产工具和染料。而传统的等材制造如铸造,需要先设计模具,成本较高,周期也较长。这在物体的设计灵活性和制造速度方面存在限制,但3D打印不存在这个问题。


相比之下,AM方法通常将原材料放在预先设定的三维位置,逐层生产物体,其不需要昂贵的加工设备和染料,产生有限的废料,成型时间较短。这允许产品设计快速演变,如果创建的对象在第一次或第二次创建时不是最佳的,则只需要更改软件设计(CAD/.STL)并重新创建对象,而不是设计新的设备或者重新设计模具。这大大提高了从设计到产品的效率,并且还提供用户个性化定制。3D打印技术能够将多种材料引入单一和复杂对象的潜力,这对于传统制造方法来说是比较困难和耗时的。



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