早期构想与探索1859年,法国雕塑家弗朗索瓦・威廉姆(FrançoisWillème)申请了多照相机实体雕塑(photosculpture)的,这是3D扫描技术的早期雏形。1892年,法国人JosephBlanther提出使用层叠成型方法制作地形图的构想,这是增材制造技术基本原理的初步探索。1940年,Perera提出类似设想,通过沿等高线轮廓切割硬纸板并层叠成型制作三维地形图。
技术奠基与突破1972年,Matsubara在纸板层叠技术的基础上提出了使用光固化材料的方法,为后续的3D打印技术奠定了基础。1983年,美国科学家查尔斯・胡尔受紫外线使桌面涂料快速固化的启发,萌生了3D打印的想法,并发明了SLA(Stereolithography,液态树脂固化或光固化)3D打印技术,他将其称作立体平版印刷,3D打印技术由此正式诞生。1984年,立体光刻技术(SLA)正式发明,同年查尔斯・胡尔为该技术申请美国专利。1986年,查尔斯・胡尔获得了快速原型技术的,创建了STL文件格式,并开发出世界上台3D打印机,随后以这种技术为基础成立了世界上家3D打印设备公司3DSystems。 3D打印满足个性化、定制化产品需求,如时尚配饰和鞋类。杭州SLM金属3D打印
多材料与高精度打印:未来 3D 打印将能同时使用多种不同材料进行打印,实现一个部件多种材料性能的集成。打印精度也会不断提高,纳米级打印技术会逐渐成熟并应用,使制造更精细、更复杂的结构和产品成为可能,如微机电系统、生物细胞结构等。高速打印技术的突破:通过优化打印头设计、材料输送系统和运动控制算法等,3D 打印速度将大幅提升,缩短生产周期,满足大规模生产需求。例如连续液体界面生产技术(CLIP)等新型高速打印技术不断发展,未来可能会有更多类似的高效打印技术出现。与其他技术深度融合:3D 打印与人工智能、物联网、大数据等技术融合将更加紧密。人工智能可用于优化打印路径、预测和检测打印缺陷;物联网使 3D 打印机能实现远程监控和管理,构建智能工厂;大数据可用于积累打印数据,为材料研发、工艺优化提供支持。淮安尼龙3D打印技术3D打印助力绿色制造,使用可回收材料推动循环经济发展。
不同技术类型的生产效率:
FDM:优点是设备成本低、操作简单,适合个人和小型企业使用,但打印速度较慢,一般用于制作简单的模型、零部件或小批量的产品原型。
SLS和DLP:这两种技术的生产效率相对较高,常用于工业领域的快速成型和小批量生产。SLS可以在较短时间内制造出强度较高的金属或塑料零件。
DLP则以高精度和较快的固化速度著称,适合制造精细的模型和零件。BinderJetting(粘结剂喷射):这种技术打印速度非常快,能够在短时间内完成大量粉末材料的粘结成型,适用于大型零件的快速制造和批量生产,但后续处理工艺可能较为复杂。
技术发展与推广1987年,卡尔・迪卡德和他的老师共同开发了选择性激光烧结技术(SLS),使用激光将粉末材料烧结成型。1988年,出现了熔融沉积建模(FDM)技术的雏形,斯科特为了给自己女儿制作一个玩具青蛙而发明了这一技术。1991年,Helisys公司售出了台叠层实体制造(LOM)系统,通过逐层粘贴纸片并切割成型。1993年,麻省理工学院申请了“三维印刷技术”。1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得授权并开始开发3D打印机。2005年,市场上高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510研制成功。远程打印,实现跨地域即时制造。
3D打印,也被称为增材制造,是一种基于数字模型的技术。它从CAD软件设计或数字库中的电子文件开始,通过构建准备软件将设计分解成层,然后生成3D打印机的路径指令,逐层堆积材料终叠加成型。3D打印技术可以按照其生产的产品或使用的材料类型进行分类,主要类型包括以下几种:
材料挤出(MEX)原理:材料通过喷嘴挤出,通常这种材料是一根塑料细丝,通过一个加热的喷嘴进行熔化和挤出。打印机沿着构建准备软件确定的路径将材料放置在构建平台上,然后线材冷却并凝固形成固体。子类型:熔融沉积建模(FDM)、建筑3D打印、微型3D打印、生物3D打印、熔融颗粒建模(FGM)等。材料:塑料、金属、食品、混凝土等。特点:成本较低,材料范围广,但通常材料性能较低(如强度、耐用性等),且尺寸精度不高。 3D打印在医疗领域用于定制假体、牙齿矫正器和手术模型。杭州SLM金属3D打印
该技术正在推动建筑行业的革新,实现快速建造和设计自由。杭州SLM金属3D打印
地理和物流优势:3D打印技术使得制造可以在更接近终用户的地方进行,减少了运输成本和环境影响。此外,它还支持远程制造和分布式生产。教育和研究:3D打印技术在教育和研究领域也发挥了重要作用。它允许学生和研究人员更直观地理解三维结构,并进行实验和创新。医疗应用:在医疗领域,3D打印技术被用于制造手术模型、定制植入物、假肢和生物组织等。这些应用提高了医疗服务的个性化和精确性。艺术和文化:3D打印技术为艺术家和设计师提供了新的创作工具,使他们能够以前所未有的方式表达自己的想法和创意。杭州SLM金属3D打印