簡單來說,3D打印就是在普通2D打印的基礎上增加壹個維度。打印機先像普通打印壹樣在壹個平面上打印壹層塑料、金屬等粉末狀材料,然後將這些粘合劑打印壹層壹層粘上去。通過每壹層不同“圖形”的積累,最終形成壹個立體的物體。就像蓋房子壹樣,磚是有層次的,但是堆積起來就成了立體的房子。
什麽是3d打印技術?確切地說,3d打印是壹種基於數字模型,以金屬或塑料為打印材料,逐層打印的技術。壹種通過將計算機與3d打印機連接,將繪制的圖紙從模型中打印出來的方法。如今,這項技術已經在很多領域得到應用,人們用它來制作衣服、建築模型、汽車、巧克力甜點等等。
3d打印技術的優勢
3d打印與傳統的模具生產有很大的不同。3d打印最大的優勢是可以直接從計算機圖形數據生成任意形狀的零件,不需要機械加工,也不需要任何模具,從而大大縮短產品開發周期,提高生產率,降低生產成本。同時,3d打印還可以打印出壹些傳統生產技術無法生產的形狀。同時,3d打印技術可以簡化整個生產過程,快速有效。
3d打印技術的應用領域
目前,3d打印主要應用於傳統制造業、醫療行業、文物保護行業、建築設計行業和飾品裝飾行業,在這些行業都得到了廣泛的應用。在醫療行業,3d打印還可以為器官移植患者量身定制所需的器官。當然,打印人體器官為了不排斥人體,需要特殊的高分子材料!
3d打印技術的工藝原理
每層的印刷過程分為兩步。先在要成型的區域噴上壹層專用膠,膠滴本身很小,很難鋪開。然後噴壹層均勻的粉。當粉末遇到膠水時,會迅速凝固粘合,而沒有膠水的區域保持松散。這樣,在壹層膠和壹層粉的交替下,實體模型就被“打印”出來了,而且打印出來後,只要把松散的粉掃掉,就可以“刨”出模型,剩下的粉可以回收利用。
打印耗材從傳統的墨水、紙張變成了膠水、粉末。當然,膠和粉都是經過處理的特殊材料,不僅要求固化反應速度快,還對模型強度和“打印”分辨率有直接影響。3D打印技術可實現600dpi的分辨率,每層厚度僅為0.01 mm,即使模型表面有文字或圖片也能清晰打印。受限於噴印原理,打印速度不會很快。更先進的產品可以達到每小時25毫米的垂直速度,比早期的產品提高了10倍。而且使用彩膠可以實現彩色打印,色深高達24位。
由於打印精度高,打印出來的模型質量自然好。除了在輪廓曲線上展示設計,結構和運動部件就更不用說了。如果用來打印機械裝配圖,齒輪,軸承,拉桿等。能正常移動,而型腔、凹槽等形狀特征精確,甚至能滿足裝配要求。印刷實體可以通過研磨、鉆孔和電鍍進壹步加工。同時,粉末材料不限於砂型材料,還有彈性膨脹、高性能復合、熔模鑄造等材料可供選擇。
初虧
壹種利用太陽能融化沙子並打印固體物體的機器。這臺機器“打印”出來的作品看起來很粗糙,但實際上已經是很先進的東西了——它使用了沙子和太陽能。換句話說,妳甚至可以用這臺機器在沙漠中輕松建造壹座城市。
但實際上,3D打印的概念出現在20世紀80年代。1995麻省理工學院創造了“3D打印”這個術語,隨後3D打印開始在實驗室萌芽。然後慢慢的,3D技術開始用於醫學模型、建築模型等行業,應用領域更加廣泛。
3D打印機正變得流行和現實。
3D技術離人們的生活越來越近,3D打印機也越來越普及。原來的3D打印機體積龐大,基本只存在於大醫院、科研機構和相關企業。買這樣壹臺機器不僅要花幾億,而且打印材料也很貴。
但是現在,3D打印機可以和普通噴墨打印機壹樣大。很多初創公司都提供各種各樣的打印機,比如MakerBot提供的彩色3D打印機,香港Makeble售價2000元的3D打印機,維也納工業大學的可以打印沙粒大小賽車模型的超高速打印機。
此外,3D打印設計軟件也越來越多,比如iPhone上設計3D對象的Sculpteo,iPad上的123D Design,通過Kinect將3D模型掃描到打印機的Kinect-To-Print,將3D圖紙模擬成3D模型的Augment等等。
除了3D打印機和軟件,還有壹些提供3D服務的創業公司,比如“國家武器計劃”,MakieLab,GrabCAD,Shapeways,Formlabs,Stratasys等等。
神奇的3D打印作品
今天,人們已經用3D打印技術打印了很多東西。除了下面提到的壹些復雜的3D幾何模型,業界已經用3D打印機打印出了心臟瓣膜、顎骨、電路板、汽車、房子、自動步槍,甚至鞋子、內衣或生肉。
3D打印想象
因為3D打印產品的可塑性很強,從2D到3D,3D打印可以精確到600dpi,每層厚度為0.05438+0mm。所以幾乎任何復雜的結構都可以輕松打印出來,比如克萊因瓶、莫比烏斯網、孟了海綿等。這給人們帶來了極大的想象空間,很多人都在想象3D打印會給各個行業帶來怎樣的革命性變化。
YC創始人保羅·格拉厄姆表示:“硬件復興的時代已經到來。”互聯網女王瑪麗·米克爾也在她的《2012互聯網趨勢報告》中聲稱:“3D打印機的出現使個性化定制成為可能,生產將面臨變革。”之前提出長尾理論的克裏斯·安德森也從《連線》辭職,轉而關註3D打印技術給世界帶來的長尾效應。
所以,3D打印的未來是觸手可及的。如果妳真的喜歡,現在就可以嘗試購買壹臺3D打印機,開始自己的創作之旅。
3D打印普及的障礙
3D打印目前普及的障礙是材料和成本。材料方面,現有的材料遠不豐富,接近民用材料。換句話說,即使許多材料可以3D打印,但它們不夠環保,不符合民用標準。大多數3D打印機只能打印1種材料或者幾種性質相似的材料。混合材料或多種材料的打印機的出現也是未來的趨勢。
成本是普及的最大障礙,就像電腦在幾十年前的階段壹樣。目前高精度3D打印機體積比較大,價格也比較貴,技術專利基本掌握在國外巨頭公司手中。民用小型機十幾年前就使用開源技術,精度達不到使用要求。國內的3D打印機往往噱頭大於現實,在穩定性和產品質量上都遠遠落後於國外,所以國外公司的技術壟斷無疑讓打印機設備和耗材的價格居高不下。通過對國外機器的拆解,會發現整機成本並不高,激光器等主要部件價格昂貴,目前也無法實現國產化。原料配方是另壹個壟斷因素。國產材料永遠達不到進口材料的質量。比如SLS技術用的粉就沒有原裝的好,甚至是日本產的代替品粉。
相信在未來,3D打印會和以前的2D打印壹樣,隨著國產化和技術的成熟,成本和價格會逐漸降低,然後逐漸普及。
就天賦技能而言,我們以MIT團隊開發的Form 1為例。在他們的團隊中,材料專家發揮了巨大的作用,開發出了他們的低成本光敏樹脂,比同類材料的價格低了1.5以上。
其次,有圖形技術方面的人才。3D打印非常需要內容的支撐。如何開發簡單易用的建模軟件非常重要。就像iphone需要App store壹樣。因此,未來無論是OPEN GL WebGL開發人才還是3D掃描,3D建模技術人才都將有助於3D打印技術的進壹步發展和普及。