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。 它利用数字模型文件,将设计转化为实体,广泛应用于多个领域。建筑模型3D打印
与人工智能的深度融合:预计人工智能(AI)和机器学习会深度嵌入 3D 打印过程。AI 能够根据历史数据优化设计方案,实时反馈调整参数,从而显著提高产品质量和生产精度,使传统制造行业转向更加自动化与个性化的生产方式。供应链本地化:3D 打印推动供应链从全球化向本地化转变。企业可在离消费者更近的地方构建分散的制造节点,按需生产,快速交付,这将改变传统供应链,促进数字化工厂的建立,但也需面对安全性、信息保密性等新问题。福建小家电3D打印技术3D打印在医疗领域用于定制假体、牙齿矫正器和手术模型。
工业设计:
原型制作:SLA 3D打印技术能够快速制造高精度产品原型,帮助设计师和工程师在产品开发初期验证设计合理性。这有助于缩短研发周期,降低开发成本,并加速产品上市进程。模具制造:SLA 3D打印技术还可以用于制作复杂结构的模具。通过打印出与产品形状相匹配的模具,可以方便地制造出各种形状和尺寸的产品,满足不同客户的需求。
艺术创作:
SLA 3D打印技术在艺术创作领域也具有广泛的应用前景。艺术家可以利用该技术制作精细的艺术品和雕塑,实现传统手工无法完成的高精度和复杂形状的创作。
制造业:
产品原型制造:在产品开发阶段,快速制造产品原型,帮助设计师和工程师进行设计验证、功能测试和外观评估,缩短产品开发周期,降低成本。模具制造:制造注塑模具、压铸模具等,相比传统模具制造方法,能减少制造时间和成本,尤其适用于小批量、复杂模具的生产。零部件生产:直接生产终产品的零部件,如汽车发动机缸体、飞机结构件等。可实现复杂结构的一体化制造,提高零部件性能和可靠性,同时减少材料浪费。
医疗领域:
医疗模型:根据患者的医学影像数据,如 CT、MRI 等,打印出人体、骨骼等模型,帮助医生进行手术规划、模拟手术过程,提高手术的成功率和安全性。植入物制造:定制化的植入物,如人工关节、牙齿、颅骨修复板等,能够精确匹配患者的身体结构,提高植入物的兼容性和生物适应性。组织工程:尝试打印人体组织和,用于组织修复和移植。虽然目前仍处于研究发展阶段,但已取得了一些重要成果,如打印出具有一定功能的血管、皮肤等组织。 3D打印,也称增材制造,以数字模型为基础逐层构造物体。
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打印技术利用粉末状金属或塑料等材料进行打印。江西工业3D打印工厂
3D打印在建筑领域可制作模型和建造足尺建筑。建筑模型3D打印
应用领域:
工业设计与制造:常用于产品原型制作,帮助设计师快速验证设计想法,进行外观评估和功能测试。在模具制造中,可通过打印模具原型来进行试模和优化,缩短模具开发周期和成本。医疗领域:可打印人体模型、手术导板等。模型能帮助医生更好地了解患者病情,制定手术方案;手术导板则可提高手术的度,减少手术风险。文化创意产业:在珠宝设计与制造中,能够快速制作出复杂精美的珠宝模型,提高设计和生产效率。同时,在文物修复领域,可根据文物的数字模型,利用 SLA 3D 打印技术复制缺失的部分,实现文物的修复和还原。 建筑模型3D打印