【3D打印機】3D打印機是什么 3D打印機原理與應用介紹

【3D打印機】3D打印機是什么 3D打印機原理與應用介紹

3D打印機是什么

首先，3D打印機是誰發(fā)明的呢?

3D打印機(3D Printers)是一位名為恩里科·迪尼(Enrico Dini)的發(fā)明家設計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。

順便了解一下3D打印機的一些過去：

早期的三維打印的例子發(fā)生在20世紀80年代，雖然那時的三維打印機是大型的，昂貴的，所能制造的產品可能非常有限。

在1980年代，熱溶解積壓成形(Fused Deposition Modeling，FDM)技術由S. Scott Crump開發(fā)成功，并在1990年代商業(yè)化。

在1980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(fā)出來并獲得專利，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(yè)化。

在1987年，Chuck Hull發(fā)明的Stereolithography(立體光刻工藝)被授予了專利。

1995 年在麻省理工學院創(chuàng)造了“三維打印”術語，當時的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。該專利隨之而來的是現代的三維打印企業(yè)Z公司 (Bredt和Anderson創(chuàng)立)和ExOne公司。

3D打印機原理與應用介紹

三維設計

三維打印的設計過程是：先通過計算機輔助設計(CAD)或計算機動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。

設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。

3D打印機的工作過程：

打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

3D打印機打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即 0.1毫米，也有部分打印機如Objet Connex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由打印機的性 能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而三維打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的三維打印機就可以滿足設計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成

目前三維打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠(在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣)，要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西(如可溶的東西)作為支撐物。

再次，3D打印是基于哪些技術呢?

許多相互競爭的技術是可用的。它們的不同之處在于以不同層構建創(chuàng)建部件，并且以可用的材料的方式。一些方法利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(selective laser sintering，SLS)和混合沉積建模(fused deposition modeling，FDM)，還有一些技術是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體光固化成型法(stereolithography，SLA)、分層實體制造(laminated object manufacturing，LOM)。每種技術都有各自的優(yōu)缺點，因而一些公司會提供多種打印機以供選擇。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本，三維打印機的價格，物體原型的成本，還有材料以及色彩的選擇和成本。

可以直接打印金屬的打印機價格昂貴。有時候人們會先使用普通的三維打印機來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件。

第四，我們一起看看3D打印機是怎么分類的?

根據3D打印機的價格、3D打印成本、打印精度、材料、工藝等，我們大致能了解到，3D打印機主要分為家用和商用3D打印機、工業(yè)級別3D打印機。

工業(yè)級別3D打印機：

工業(yè)級打印機的精度雖然可以精確到幾微米，但成本高達幾十萬甚至上百萬。