⑴ 簡述3d列印的普適性原理及其發展簡史
熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料,如蠟、ABS、PC、尼龍等,以絲狀供料。材版料權在噴頭內被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,並與周圍的材料粘結。每一個層片都是在上一層上堆積而成,上一層對當前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加,層片輪廓的面積和形狀都會發生變化,當形狀發生較大的變化時,上層輪廓就不能給當前層提供充分的定位和支撐作用,這就需要設計一些輔助結構-「
支撐」,對後續層提供定位和支撐,以保證成形過程的順利實現。
⑵ 3D列印機技術發展歷史能簡單概括一下嗎
3D列印是一種快速成型的技術,利用數字建模軟體,通過列印噴嘴把原材料逐層堆積成型,從而實現三維藍圖文件到3D實物的神奇轉變。2D印刷技術和3D列印技術原理基本相同,只是列印材料有所區別,普通列印機使用的材料是墨水和紙張,3D列印機使用的原材料是塑料、金屬、陶瓷、木屑、砂等粉末狀可粘合性物質。
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2015年,全球首座由3D列印的模塊新材料別墅在中國西安搭建完成。
21世紀,3D列印這項技術已經跨領域應用於教學教育、醫療行業、工業設計、模具製造、土木工程和施工、地理信息系統等各個領域,並取得斐然成績。
⑶ 3D列印的材料發展歷史及未來發展是如何的
3D列印技術,是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層列印的方式來構造物體形狀的技術,其基本原理是離散-堆積原理。
從列印耗材看,目前研究較多且國家支持的3D列印金屬材料主要包括以下幾種:
低成本鈦合金粉末 :滿足航空航天 3D 列印復雜零部件用粉要求,低成本鈦合金粉末成本相比現有同等鈦合金粉末降低 50~60%;
鐵基合金粉末 :利用 3D 列印工藝緻密化後的金屬製品,其物理性能與相同合金成分的精鑄製品相當;
高溫合金粉末 :開發金屬粉末的緻密化技術,建立製品的評價標准體系。
非金屬材料3D列印的研究開始較早,至今已經初步形成規模化的產業。目前,3D列印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D列印領域得到了應用。
由於現階段90%的3D列印機用戶都使用的是桌面級產品,因此像ABS、PLA這兩種塑料材質的耗材用量佔比超過50%,目前高分子材料生產商也主要集中於ABS和PLA以及尼龍材料。從材料種類看,3D列印行業的發展取決於其材料的研發和應用,當前全球3D列印行業的發展主要的材料有PLA、ABS、Standard Resin、PA12、PA 2200、PETG和Clear Resin等。其應用最為廣泛的為PLA材料,應用佔比為37.1%,其次為ABS佔比為15.5%。
隨著組織工程研究的不斷深入,表明3D列印技術適用於列印細胞、生物支架材料和細胞活性因子,其在器官列印中的應用也日益受到關注。目前生物組織及器官的3D列印主要分為兩類,一類是直接列印生物支架,之後再細胞進行培養;第二類是將生物支架和細胞同時列印。生物支架是用於支撐組織成長為一個完整的組織的框架材料,是組織工程三要素之一,也是目前3D列印技術研究的熱點之一。生物支架材料一般為多孔材料,這樣有利於細胞的培養。其3D列印方法較為多樣,激光選區熔化(SLS)、光固化成形(SLA)、三維立體列印(3DP)等方法均可制備生物支架。目前對於硬組織如骨骼的3D列印成型較為成熟,其材料一般為鈦鎂合金或羥基磷灰石與高分子材料的復合材料,其技術已較為成熟,並被成功的運用於臨床。
如今,3D列印產業已經進入高速發展的階段,雖然存在材料種類少、加工成本高等諸多制約產業發展的因素,但相對於傳統的製造方式(減材製造),3d列印技術對材料的總體利用率高,可以製造復雜的結構零件,並且無需開模,製造工序少,周期短。其在在航空航天製造領域、生物醫療領域、設計領域優勢日益凸顯。
除了在材料方面外,3D列印在其他方面也有較大的發展空間,例如可以將3D列印與「互聯網+」和「雲計算」相結合,實現製造資源的高度共享,進入個性化定製階段。另外可將3D列印和傳統的切削減材相結合,用以保證零件的成型製造精度。
⑷ 3D列印機的發展歷史是怎樣的
起源
3D列印技術的核心製造思想最早起源於19世紀末的美國,到20世紀80年代後期3D列印技術發展成熟並被廣泛應用。3D列印是科技融合體模型中最新的高「維度」的體現之一。
據報道,美國科學家發明了一種可列印出三維效果的列印機,並已將其成功推向市場。普通列印機能列印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發明的列印機,它不僅使立體物品的造價降低,且激發了人們的想像力。未來3D列印機的應用將會更加廣泛。
一組不同的3D列印機集合
在此之前,三維列印機數量很少,大多集中在「科學怪人」和電子產品愛好者手中。他們主要用來列印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家列印出了汽車零部件,然後根據塑料模型去訂制真正市面上買不到的零部件。
人們可以在一些電子產品商店購買到這類列印機,工廠也在進行直接銷售。不過物以稀為貴,一套三維列印機的價格從一般的750美元到上等質量的27000美元不等。
科學家們表示,三維列印機的使用范圍還很有限,不過在未來的某一天人們一定可以通過3D列印機列印出更實用的物品。
發展過程
3D列印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術,上世紀80年代已有雛形,其學名為「快速成型」。它的
最早的3d列印機
原理是:把數據和原料放進3D列印機中,機器會按照程序把產品一層層造出來。列印出的產品,可以即時使用。
在20世紀80年代中期,SLS被在美國德州大學奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發出來並獲得專利,項目由DARPA贊助的。1979年,類似過程由RF Housholder得到專利,但沒有被商業化。
1995年,麻省理工創造了「三維列印」一詞,當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨列印機方案,變為把約束溶劑擠壓到粉末床的解決方案,而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。
說到3D列印,就不得不提3D列印機:
3D列印機又稱三維列印機,是一種累積製造技術,通過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體。現階段三維列印機被用來製造樣品。 2003年以來三維列印機的銷售逐漸擴大,價格也開始下降。
該技術可用於珠寶,鞋類,工業設計,建築,工程和施工(AEC),汽車,航空航天,牙科和醫療產業,教育,地理信息系統,土木工程,和許多其他領域。
最早的3D列印出現在上個世紀的80年代,價格極其昂貴且所能列印的產品數量也少得可憐。
編輯本段行業現狀
3D列印機發展
1、價格因素:
大多數桌面級3D列印機的售價在2萬元人民幣左右,一些國內的仿製品價格可以低到6000元。但是據3D列印機代理商透露,國產的3D列印機雖然價格低,但質量很難保障。
對於桌面級3D列印機來說,由於僅能列印塑料產品,因此使用范圍非常有限,而且對於家庭用戶來說,3D列印機的使用成本仍然很高。因為在列印一個物品之前,人們必須會懂得3D建模,然後將數據轉換成3D列印機能夠讀取的格式,最後再進行列印。
2、原材料
3D列印不是一項高深艱難的技術。它與普通列印的區別就在於列印材料。
以色列的Object是掌握最多列印材料的公司。它已經可以使用14種基本材料並在此基礎上混搭出107種材料,兩種材料的混搭使用、上色也已經是現實。但是,這些材料種類與人們生活的大千世界裡的材料相比,還相差甚遠。不僅如此,這些材料的價格便宜的幾百元一公斤,最貴的要四萬元左右。
3、社會風險成本
如同核反應既能發電,又能破壞一樣。3D列印技術在初期就讓人們看到了一系列隱憂,而未來的發展也會令不少人擔心。如果什麼都能徹底復制,想到什麼就能製造出什麼,聽上去很美的同時,也著實讓人恐懼。
4.著名的3D列印悖論
3d列印是一層層來製作物品,如果想把物品製作的更精細,則需要每層厚度減小;如果想提高列印速度,則需要增加層厚,而這勢必影響產品的精度質量。若生產同樣精度的產品,同傳統的大規模工業生產相比,沒有成本上的優勢,尤其是考慮到時間成本,規模成本之後。
5.整個行業沒有標准,難以形成產業鏈
21世紀3d列印機生產商是百花齊放,如戰國時代。 3D列印機缺乏標准,同一個3d模型給不同的列印機列印,所得到的結果是大不相同的。此外,列印原材料也缺乏標准,2012-2013年3d列印機廠商都想讓消費者買自己提供的列印原料,這樣他們能獲取穩定的收入。這樣做雖然可以理解,畢竟普通列印機也走這一模式,但3d列印機生產商所用的原料一致性太差,從形式到內容千差萬別,這讓材料生產商很難進入,研發成本和供貨風險都很大,難以形成產業鏈。表面上是3D列印機捆綁了3D列印材料,事實上卻是材料捆綁了列印機,非常不利於降低成本和抵抗風險。
6.意料之外的工序:3d列印前所需的准備工序,列印後的處理工序
很多人可能以為3d列印就是電腦上設計一個模型,不管多復雜的內面,結構,摁一下按鈕,3d列印機就能列印一個成品。這個印象其實不正確。真正設計一個模型,特別是一個復雜的模型,需要大量的工程,結構方面的知識,需要精細的技巧,並根據具體情況進行調整。用塑料熔融列印來舉例,如果在一個復雜部件內部沒有設計合理的支撐,列印的結果很可能是會變形的。後期的工序也通常避免不了。媒體將3d列印描述成列印完畢就能直接使用的神器。可事實上製作完成後還需要一些後續工藝:或打磨,或燒結,或組裝,或切割,這些過程通常需要大量的手工工作。
7. 缺乏殺手鐧產品及設計
都說3d列印能給人們巨大的生產自由度,能生產前所未有的東西。可直到2012年,這種「殺手」級別的產品還很少,幾乎沒有。做些小規模的飾品,藝術品是可以的,做逆向工程也可以的,但要談到大規模工業生產,3d列印還不能取代傳統的生產方式。如果3d列印能生產別的工藝所不能生產的產品,而這種產品又能極大提高某些性能,或能極大改善生活的品質,這樣或許能更快的促進3d列印機的普及。可2012-2013年3d列印機這方面並不盡如人意。
⑸ 3D列印機的起源是什麼從什麼時候開始研發的
3D列印思想起源於19世紀末的美國,又被稱為三維列印或快速成型技術,由於當時技術條件的限制內直到在20世紀80年代開始才容得到進一步的發展與推廣。經過幾十年的發展與不斷改進,3D列印技術已經從最早的光固化工藝,發展出熔融沉積成型工藝(FDM工藝)、選擇性激光燒結技術(SLS工藝)、三維印刷工藝(3DP工藝)等多種製作快速成型產品的工藝。而其中運用激光燒結技術、熔融沉積成型技術的3D列印技術由於其無需機械加工和任何模具,就可以從計算機圖形數據中直接生成各種零件,節省了生產成本與研發時間,大幅提高了生產效率,因而在機械零件、珠寶模具、定製版產品以及醫學器官等多個領域都得到了最廣泛的應用。
雖然目前我國的3D列印技術相對落後,普及面還相對狹窄,但隨著3D列印技術概念的不斷深入推廣和材料設備的不斷更新,運用3D列印技術的應用領域將會逐漸不斷擴大,3D列印技術必將成為引導又一次工業革新的關鍵技術,也必將成為未來建設智慧型城市的重要力量之一。
⑹ 3D列印的歷史發展
3D列印技術出現在20世紀90年代中期,實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通列印工作原理基本相同,列印機內裝有液體或粉末等「列印材料」,與電腦連接後,通過電腦控制把「列印材料」一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。這列印技術稱為3D立體列印技術。
1986年,Charles Hull開發了第一台商業3D印刷機。
1993年,麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權並開始開發3D列印機。
2005年,市場上首個高清晰彩色3D列印機Spectrum Z510由ZCorp公司研製成功。
2010年11月,世界上第一輛由3D列印機列印而成的汽車Urbee問世。2011年6月6日,發布了全球第一款3D列印的比基尼。
2011年7月,英國研究人員開發出世界上第一台3D巧克力列印機。
2011年8月,南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D列印的飛機。
2012年11月,蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D列印機列印出人造肝臟組織。
2013年10月,全球首次成功拍賣一款名為「ONO之神」的3D列印藝術品。
2013年11月,美國德克薩斯州奧斯汀的3D列印公司「固體概念」(SolidConcepts)設計製造出3D列印金屬手槍。
⑺ 3D列印機的發展歷史。
3D列印並非是新鮮的技術,這個思想起源於19世紀末的美國,並在20世紀80年代得以發展和推廣。中國物聯網校企聯盟把它稱作「上上個世紀的思想,上個世紀的技術,這個世紀的市場」。三維列印通常是採用數字技術材料列印機來實現。這種列印機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長,其價格也正逐年下降。
使用列印機就像列印一封信:輕點電腦屏幕上的「列印」按鈕,一份數字文件便被傳送到一台噴墨列印機上,它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D列印時,軟體通過電腦輔助設計技術(CAD)完成一系列數字切片,並將這些切片的信息傳送到3D列印機上,後者會將連續的薄型層面堆疊起來,直到一個固態物體成型。3D列印機與傳統列印機最大的區別在於它使用的「墨水」是實實在在的原材料。
堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D列印機使用「噴墨」的方式。例如,一家名為Objet的以色列3D列印機公司使用列印機噴頭將一層極薄的液態塑料物質 噴塗在鑄模托盤上,此塗層然後被置於紫外線下進行處理。之後鑄模托盤下降極小的距離,以供下一層堆疊上來。另外一家總部位於美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做「熔積成型」的技術,整個流程是在噴頭內熔化塑料,然後通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
還有一些系統使用粉末微粒作為列印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層,然後由噴出的液態粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做「激光燒結」的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝製造機上使用的技術。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。
3d列印機和列印物(19張)
當遇到包含孔洞及懸臂這樣的復雜結構時,介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄,最後只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用於列印的介質種類多樣,從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些列印機還能結合不同介質,令列印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。
3D列印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術,上世紀80年代已有雛形,其學名為「快速成型」。它的
最早的3d列印機
原理是:把數據和原料放進3D列印機中,機器會按照程序把產品一層層造出來。列印出的產品,可以即時使用。
在20世紀80年代中期,SLS被在美國德州大學奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發出來並獲得專利,項目由DARPA贊助的。1979年,類似過程由RF Housholder得到專利,但沒有被商業化。
1995年,麻省理工創造了「三維列印」一詞,當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨列印機方案,變為把約束溶劑擠壓到粉末床的解決方案,而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。
說到3D列印,就不得不提3D列印機:
3D列印機又稱三維列印機,是一種累積製造技術,通過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體。現階段三維列印機被用來製造樣品。 2003年以來三維列印機的銷售逐漸擴大,價格也開始下降。
該技術可用於珠寶,鞋類,工業設計,建築,工程和施工(AEC),汽車,航空航天,牙科和醫療產業,教育,地理信息系統,土木工程,和許多其他領域。
最早的3D列印出現在上個世紀的80年代,價格極其昂貴且所能列印的產品數量也少得可憐。
⑻ 3d列印機的發展簡史是怎麼樣的
1.19世紀末,美國研究出了的照相雕塑和地貌成形技術,隨後產生了列印技術的3D列印核心製造思想。
2.20世紀80年代以前,三維列印機數量很少,大多集中在「科學怪人」和電子產品愛好者手中。主要用來列印像珠寶、玩具、工具、廚房用品之類的東西。甚至有汽車專家列印出了汽車零部件,然後根據塑料模型去訂制真正市面上買到的零部件。
3.1979年,美國科學家RF Housholder獲得類似「快速成型」技術的專利,但沒有被商業化。
4.到20世紀80年代後期,美國科學家發明了一種可列印出三維效果的列印機,並已將其成功推向市場,3D列印技術發展成熟並被廣泛應用。普通列印機能列印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發明的列印機,它不僅使立體物品的造價降低,且激發了人們的想像力。
⑼ 3D列印技術是什麼時候開始發展的
去年才開始的,如有疑問你可以繼續追問,希望你及時五分採納滿意答案,謝謝。
⑽ 想了解下3D列印技術的發展史
1860年,法國人Francois Willeme申請到了多照相機實體雕塑Photosculpture的專利。
1986年,查爾斯Charles W Hull成立了世界上第一家生產3D列印設備的公司,3D Systems公司。他研發了現在通用的stl文件格式。
1988年,3D Systems推出SLA設備。
1989年,Scott Crump發明FDM技術,成立Stratasys公司
1989年,美國德克薩斯州奧斯汀分校C.R.Dechard發明SLS技術。陶瓷、蠟、尼龍、金屬
1991年,Helisys發明LOM技術。
1992年,DTM推出SLS設備。
1993年,美國麻省理工學院MIT的Emanual Sachs發明3DP技術。
1995年,Z.Corporation推出3DP列印機。
1996年,以上的公司統一稱呼:3D列印。
1998年,Optomec發明LENS技術
2003年,EOS發明DMLS技術。
2008年,RepRap發布第一款開源桌面級3D列印機,RepRap是英國巴恩大學高級講師Adrian Bowyer於2005年開發的項目。
2008年,Objet Geometries公司推出Connex500快速成型系統,是史上第一台能夠同時使用幾種不同列印原料的3D列印機
2009年,Bre Pettis創立MakerBot
2010年,Organovo公司公開生物列印技術
2011年,英國研究人員開發第一台3D巧克力列印機
2012年,Stratasys與以色列的Objet合並
從時間公司排名
3D Systems、Stratasys、RepRap、Objet、MakerBot
從時間技術排名
SLA、FDM、SLS、LOM、3DP