3d打印機(jī)科技論文
3d打印機(jī)科技論文
3D打印機(jī)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過利用粉末狀的塑料及金屬等可粘合材料，采取逐層打印的方式來構(gòu)造物體。下面是小編為大家精心推薦的3d打印機(jī)科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
3d打印機(jī)科技論文篇一
3D打印機(jī)及其工作原理
【摘 要】3D打印機(jī)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過利用粉末狀的塑料及金屬等可粘合材料，采取逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印機(jī)依托多種尖端技術(shù)，提供了廣闊的打印空間。本文對(duì)3D打印機(jī)的工作原理進(jìn)行簡單分析，探討3D打印機(jī)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】3D打印;打印技術(shù);工作原理;3D打印機(jī);發(fā)展
引言
3D打印機(jī)是意大利發(fā)明家恩里科.迪尼發(fā)明的新型打印機(jī)。恩里科.迪恩用3D打印機(jī)打印了一棟完美的建筑。不僅如此，3D打印機(jī)甚至可以在航天器中為宇航員提供需要的任何形狀物品。3D打印機(jī)屬于快速成形技術(shù)的一種，是科技發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步的重要表現(xiàn)形式。
1 3D打印技術(shù)概述
3D打印技術(shù)是通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱為添加制造。作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，3D打印技術(shù)綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識(shí)，具有很高的科技含量。3D打印機(jī)是3D打印的核心裝備。它是集機(jī)械、控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設(shè)計(jì)與控制軟件等也是3D打印技術(shù)體系的重要組成部分。 目前，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造，以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代這些領(lǐng)域傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫(yī)學(xué)、建筑、服裝等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
2 3D打印機(jī)及其工作原理
2.1 3D打印機(jī)的工作原理
3D打印機(jī)的工作原理其實(shí)很簡單，通俗地說，首先在電腦上設(shè)計(jì)一個(gè)完整的三維立體模型(也成為計(jì)算機(jī)輔助性設(shè)計(jì))，然后把膠體或粉末等“打印材料”裝入打印機(jī)，再將打印機(jī)與電腦相連接，就可以通過電腦控制把“打印材料”和三維立體模型一層層地疊加，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這種通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出三維對(duì)象的3D打印技術(shù)是疊加式制造工序的一種形式，與傳統(tǒng)的疊加式制造工序相比，其具有速度快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。在Windows網(wǎng)絡(luò)或工作站上運(yùn)行的打印設(shè)備軟件可以讀取大部分的3D文件格式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖數(shù)據(jù)。這種軟件的作用就是將數(shù)據(jù)傳輸至3D打印設(shè)備，從而控制印刷頭的移動(dòng)與材料輸出。在3D打印設(shè)備工作時(shí)，塑性模型材料細(xì)絲與可溶性支撐材料將被加熱至半液體狀態(tài)，然后通過擠壓頭輸出，精確地沉積成極其細(xì)微的分層。分層的厚度范圍在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米)，具體數(shù)值取決于打印設(shè)備性能。
印刷頭只沿水平方向或垂直方向移動(dòng)，模型與支撐材料將自低而上地構(gòu)造，壓盤根據(jù)實(shí)際情況上下移動(dòng)。在構(gòu)造模型時(shí)，有了支撐材料(圖中褐色部分物件)的承托，模型的懸掛部分能夠順利完成材料沉積，此外，支撐材料還有助于構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型，如嵌套結(jié)構(gòu)，以及具有移動(dòng)部件的多重組件。打印工作完成后，可以將模型置于水中，支撐材料將會(huì)自行溶解，如果需要，還可以為模型涂上顏料，或者進(jìn)行其它處理。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(huì)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(shí)體模型將會(huì)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。
2.2 3D打印機(jī)可以打印的物品。
3D打印機(jī)能夠打印自行車、汽車、電控飛行器，手槍、衛(wèi)星零部件……。美國3D打印服務(wù)提供商已經(jīng)“打印”了75萬種產(chǎn)品，使用的材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等，數(shù)量之多令人驚嘆。如今，3D打印技術(shù)正計(jì)劃被用于各種武器裝備，如水面艦艇、潛艇和戰(zhàn)機(jī)的設(shè)計(jì)制造。據(jù)報(bào)道，美軍已經(jīng)開始測(cè)試3D打印技術(shù)，建立起移動(dòng)遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字加工工作室。該實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)20英尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，其中裝備了3D打印機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助銑削機(jī)、激光切割器、等離子切割器和水刀等。此外，該實(shí)驗(yàn)室還包含發(fā)電機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)及衛(wèi)星通訊設(shè)備。ELM實(shí)驗(yàn)室造價(jià)280萬美元，這其中不包含設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的工資。
(1)世界首款3D軍用打印機(jī)。3D軍用打印機(jī)又稱“三維打印機(jī)”，是由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式，制成實(shí)物模型的制造技術(shù)。它通過電子制圖、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù)，使特定金屬粉或記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示一層層疊加起來，最終制造出實(shí)物。
(2)世界首款3D打印軍用汽車。世界首款3D打印軍用汽車，4500公里油耗38升。這款汽車擁有3個(gè)車輪，動(dòng)力7馬力，并且采用的是后輪驅(qū)動(dòng)的方式，預(yù)計(jì)將會(huì)在2015年正式上路。
(3)世界首款3D打印軍用手槍。近日，一家美國公司利用3D打印技術(shù)，成功造出AR-15半自動(dòng)步槍的彈匣及其他部件。不久后，這家公司又在互聯(lián)網(wǎng)上公布，首款名為“解放者”的3D打印手槍試射成功。據(jù)報(bào)道，這款3D金屬手槍，已經(jīng)成功發(fā)射了50發(fā)子彈，且多次擊中30公尺外的靶心。
(4)世界首款3D打印直升機(jī)起落架。目前，世界強(qiáng)國都希望用3D打印技術(shù)來制造直升機(jī)的起落架。他們針對(duì)電動(dòng)車的開發(fā)，帶來新的電池技術(shù)，可減少電池尺寸，延長電池壽命;他們研發(fā)分散式供暖技術(shù)，預(yù)計(jì)三年后實(shí)驗(yàn)成功……3D打印越來越牛，它已經(jīng)可以打印出直升機(jī)上用的鈦合金零部件
(5)3D打印衣服。在3D打印時(shí)代，人人都是設(shè)計(jì)師。3D打印的好處在于只要能畫出圖，就能成真，這種技術(shù)也逐漸成為當(dāng)今潮流思維的重要環(huán)節(jié)，對(duì)時(shí)尚服裝起到了一定的推動(dòng)作用。在世界各地的時(shí)裝周上，就曾展示出多款3D打印制作的服裝，這種節(jié)約成本和時(shí)間的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式，值得服裝設(shè)計(jì)界廣泛關(guān)注和思考。
2.3 3D打印技術(shù)所依托的關(guān)鍵技術(shù)
3D打印技術(shù)需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括以下方面：信息技術(shù)，即要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向;精密機(jī)械，即3D打印技術(shù)以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求;材料科學(xué)，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。
3 3D打印機(jī)未來的發(fā)展趨勢(shì)
隨著3D打印技術(shù)的不斷突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不斷提高，其技術(shù)在不斷優(yōu)化，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，特別是圖形藝術(shù)領(lǐng)域的潛力，三維的概念模型能更好地傳達(dá)制作者的想法或解決方案，一張圖可以勝過幾百甚至上千個(gè)文字的描述。專業(yè)人士堅(jiān)信個(gè)性化或定制化的3D打印可以將一個(gè)所想象的三維模型即時(shí)擺在眼前，能夠快速改進(jìn)產(chǎn)品，增長幅度將超過想象，將會(huì)改變社會(huì)各種應(yīng)用的未來。
3D打印技術(shù)將淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)線，縮短制作周期，大大減少生產(chǎn)廢料，所需原材料用量將減少到原來的幾分之一。3D打印不僅節(jié)約成本，提高制作精度，也將彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造的不足，并將在民用市場(chǎng)迅速崛起，從而開啟制造業(yè)的新紀(jì)元，為印刷工業(yè)帶來新的機(jī)遇。
4 結(jié)束語
3D打印機(jī)的應(yīng)用，縮短產(chǎn)品制作周期，同時(shí)也能夠提高產(chǎn)品材料利用率。隨著3D打印技術(shù)越來越成熟，在不久的未來，3D打印將對(duì)人類的生活造成沖擊，為人類發(fā)展增添新的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)：
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3d打印機(jī)科技論文篇二
3D打印機(jī)的運(yùn)用與發(fā)展
[摘 要]隨著科技的發(fā)展，在當(dāng)前社會(huì)中，很多全新的資源及技術(shù)都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中，3D打印技術(shù)是一項(xiàng)較為新興的快速成型技術(shù)。3D打印技術(shù)也叫做增材制造技術(shù)，具有較高的先進(jìn)性。因此，在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中，3D打印機(jī)的運(yùn)用和發(fā)展，都取得了十分良好的效果，極大的提高了各個(gè)領(lǐng)域中的工作效率，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平也有著重要的促進(jìn)作用。
[關(guān)鍵詞]3D打印機(jī) 運(yùn)用 發(fā)展
中圖分類號(hào)：TS85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2016)05-0361-01
前言：在3D領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)快速成型技術(shù)的機(jī)器，基于數(shù)組模型文件，可將粉末狀的塑料、金屬等可黏合材料，利用逐層打印的方式，對(duì)物體模型進(jìn)行構(gòu)造。與傳統(tǒng)打印機(jī)相比，3D打印機(jī)最大的不同之處就是打印材料的不同，3D打印機(jī)當(dāng)中采用的，都是待制品的原材料。作為一種累計(jì)制造技術(shù)，3D打印可以在很多不同的領(lǐng)域當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，并且都能夠取得較為良好的應(yīng)用效果。
一、3D打印機(jī)的原理
3D打印機(jī)也叫做三維打印機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中3D打印機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際需求，利用3D輔助設(shè)計(jì)軟件打印制造出三維立體的實(shí)際物體。3D打印機(jī)可以使用塑料、金屬、蠟、橡膠等多種不同的原料，并且利用這些原料直接打印出三維立體模型，同時(shí)也能夠根據(jù)人們的要求，打印出各種不同形狀的物體。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同的是，3D打印機(jī)能夠連續(xù)的創(chuàng)建物理層，因而屬于添加劑制造技術(shù)的范疇。而相比于其它的添加劑制造技術(shù)，3D打印機(jī)的運(yùn)行速度更快、易用性更好、成本更低。在實(shí)際應(yīng)用中，首先利用計(jì)算機(jī)建模軟件對(duì)相應(yīng)的三維模型進(jìn)行構(gòu)建[1]。在第一構(gòu)建體中，根據(jù)具體要求和一定的規(guī)律，離散有序序列單位，在Z方向上離散到一定的厚度，從而將原有的三維CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾蓪悠?。在每個(gè)層片中，將相應(yīng)的處理參數(shù)輸入，并且通過系統(tǒng)輪廓信息，生成相應(yīng)的數(shù)控代碼。將打印出的各個(gè)片層進(jìn)行連接，從而形成了3D模型。
二、3D打印機(jī)的運(yùn)用
在3D打印機(jī)當(dāng)中，應(yīng)用了激光技術(shù)、融容沉積技術(shù)、CAD技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，在建筑設(shè)計(jì)、醫(yī)療用品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。利用3D打印機(jī)能夠快速的得到立體實(shí)物模型，從而為CAD設(shè)計(jì)模型的修訂和優(yōu)化提供便利。目前，在醫(yī)療、航天、機(jī)械制造、建筑、工業(yè)等諸多領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)都得到了良好的應(yīng)用，甚至在一些工藝品制造、精密器械設(shè)計(jì)等方面，3D打印機(jī)也發(fā)揮出了十分良好的應(yīng)用效果。
具體來說，3D打印機(jī)能夠直接打印出金屬鑄件的模型、圖案、插件。在醫(yī)療方面，利用患者自身的細(xì)胞，3D生物打印機(jī)能夠利用一層層的生物構(gòu)造塊，對(duì)真正的活體組織進(jìn)行制造，打印出軟骨組織、骨骼、皮膚等。在曲面異型建筑當(dāng)中，利用3D打印機(jī)，能夠迅速的制作出很多精密構(gòu)件的準(zhǔn)確模型，從而極大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的參數(shù)，3D打印機(jī)還能夠制造出一棟完整的建筑物[2]。對(duì)于地理空間方面的GIS數(shù)據(jù)，可以利用3D打印機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而形成城市沙盤或景觀模型。此外，3D打印機(jī)能夠有效的融合抽象概念與現(xiàn)實(shí)世界，將很多想象中的物體轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)存在的立體模型。利用三維數(shù)據(jù)、三維動(dòng)畫、電子游戲等方面的設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)⑾胂笾械男蜗蠛臀矬w打印出來，使之轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)存在的物體。
三、3D打印機(jī)的發(fā)展
在日常生活中，3D打印機(jī)具有十分良好的發(fā)展前景。其中，醫(yī)療領(lǐng)域是一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。利用3D生物打印機(jī)，能夠針對(duì)不同人體打印出各種器官，例如肌肉、皮膚等簡單的活體組織器官。而在未來的發(fā)展中，更加復(fù)雜的身體器官，諸如心臟、肝臟、腎臟等，也很有可能通過3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)[3]。利用3D打印機(jī)還能夠打印出各種精細(xì)的工件，例如，我們公司―廣州市想現(xiàn)電子科技有限公司(3Dgreat)制造出一系列的FDM，DLP等各種工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)，人們只要把三維立體圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過切片軟件讀取后連接到打印機(jī)中，就能夠打印出任何自己想要的形狀。在教育教學(xué)當(dāng)中，3D打印機(jī)也正在發(fā)揮著越來越大的作用。教師在教學(xué)當(dāng)中，利用3D打印技術(shù)的演示教學(xué)，能夠極大的提升和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。同時(shí)，在歷史、科學(xué)等課程教學(xué)當(dāng)中，可以利用3D打印機(jī)制作一些文物、化石等模型向?qū)W生進(jìn)行展示。在生物、醫(yī)學(xué)等專業(yè)教學(xué)中，還可以利用3D打印機(jī)打印出分子、蛋白質(zhì)等模型，可從而讓學(xué)生更加直觀的學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)。
科技領(lǐng)域是3D打印機(jī)未來發(fā)展中的一個(gè)主要方向。例如，在2014年，國際制造技術(shù)展覽會(huì)上曾經(jīng)展出了一輛3D打印汽車，該車的整個(gè)車身、機(jī)器、零部件等都是利用3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)的，并且能夠正常的駕駛和運(yùn)行。利用一種新型的3D打印機(jī)，目前已經(jīng)能夠打印出飛機(jī)引擎等先進(jìn)的設(shè)備，該技術(shù)對(duì)于飛機(jī)制造成本的降低，以及飛機(jī)運(yùn)行燃油的節(jié)省都有著很大的意義[4]。利用3D打印機(jī)，還能夠打印出飛機(jī)上很多精密的零件。而在打印過程中，可以采用很多性能材質(zhì)良好的輕金屬，因而使打印出的零件能夠直接應(yīng)用在飛機(jī)制造當(dāng)中。在動(dòng)漫藝術(shù)領(lǐng)域，3D打印機(jī)的發(fā)展前景也十分廣闊，例如，在迪斯尼大型動(dòng)畫電影《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》當(dāng)中，就大量的應(yīng)用了3D掃描、3D打印等技術(shù)。而在《通靈男孩諾曼》當(dāng)中，對(duì)于角色任務(wù)的面部表情，也是通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
結(jié)論：3D打印技術(shù)作為當(dāng)前社會(huì)中一種新興的技術(shù)，具有很多方面的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。在很多不同的領(lǐng)域當(dāng)中，3D打印機(jī)都能夠進(jìn)行良好的應(yīng)用，并且在眾多實(shí)踐當(dāng)中都取得了較為理想的效果。通過3D打印機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)很多傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。因此，在未來的發(fā)展中，3D打印機(jī)在生活、藝術(shù)、醫(yī)療、科技等領(lǐng)域當(dāng)中，都具有十分廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
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