三维打印是如何工作的?
每台三维打印机都使用相同的原理制造零件:通过一次添加一层材料,将数字模型(称为三维文件或三维模型)转化为三维实物。这就是增材制造这一替代术语的由来。
与传统的减法(数控加工)或成型(注塑)制造技术相比,3D 打印是一种根本不同的零件生产方式。
在 3D 打印中,不需要特殊工具(例如,具有特定几何形状的切割工具或模具)。相反,零件是直接在平台上逐层制造的,这就带来了一系列独特的优势和局限性。
制造过程总是以三维数字模型(主要是 STL 或 OBJ 格式)为起点--这是实物的蓝图。三维打印机的软件(称为切片机)将该模型切成薄薄的二维层,然后转换成打印机可以执行的机器语言指令集(G 代码)。
在此基础上,3D 打印机的工作方式因工艺而异。例如,台式 FDM 打印机使用喷嘴(类似于高精度计算机控制的胶枪)熔化塑料丝并将其沉积到打印平台上。大型工业 SLS 打印机使用激光熔化(或烧结)金属或塑料粉末薄层。
根据工艺的不同,可用的材料也各不相同。塑料是目前最常见的材料,但金属也可以进行 3D 打印。打印出的部件还可以具有多种特定的物理特性,从光学透明到橡胶物体。
根据部件的大小和 3D 打印机的类型,打印一般需要 4 到 18 个小时。然而,3D 打印出来的部件很少能直接使用。它们通常需要进行后处理,以达到所需的表面光洁度。这些步骤需要花费更多的时间和精力(通常是手工操作)。
三维打印简史
- 科幻小说家阿瑟-克拉克(Arthur C. Clarke)于 1964 年首次描述了 3D 打印机的基本功能。
- 1987 年,3D Systems 公司的 Chuck Hull 使用 "立体光刻"(SLA)工艺推出了第一台 3D 打印机。
- 20 世纪 90 年代和 00 年代,出现了其他 3D 打印技术,包括 Stratasys 公司的 FDM 和 3D Systems 公司的 SLS。这些打印机价格昂贵,主要用于工业原型制作。
- 2009 年,ASTM 委员会 F42 出版了一份包含增材制造标准术语的文件。3D 打印由此成为一种工业制造技术。
- 同年,FDM 专利到期,在 RepRap 项目的推动下,第一台低成本桌面 3D 打印机面世。以前售价 20 万美元的产品突然变得不足 2000 美元。
- 据Wohlers介绍,3D打印的应用持续增长:2015年至2017年间,全球共售出100多万台桌面3D打印机,2017年金属工业打印机的销量几乎比上一年翻了一番。
3D打印:超越炒作
3D打印如今处于什么位置?炒作结束了吗?也许吧,但是
前几年的炒作是基于消费者广泛采用的理念。这曾经是(现在仍然是)对该技术真正附加值的误解。
现在,3D 打印技术已经在制造领域发挥了非常特殊的作用。前些年被夸大的期望已经让位于生产率的提高。该技术的许多方面现在已经普及,并被专业人士和业余爱好者所采用。
当然,3D 打印是一项不断发展的技术。每年都会有新的 3D 打印机推出,对行业产生重大影响。例如,惠普推出其首款3D打印系统的时间相对较晚(2016年),但事实证明,到2017年,它已成为最受欢迎的工业级3D打印机之一。
来源:3D Hubs