1、浅析 3D 打印技术姓名： 姜改革 学号： s20130081 班级： 研 1301 班 浅析 3D 打印技术摘要：3D 打印技术是一种新兴的快速成型技术，近一段时间以来受到了社会的广泛关注。本文对 3D 打印的技术、优势、应用领域和局限性做了综合的介绍。3D 打印技术作为快速成型领域的一种新兴技术，已成为可预见未来的核心技术革命之一。近一段时间，3D 打印技术吸引了国内外新闻媒体和社会公众的热切关注的同时也有其局限性。关键词：3D 打印技术 优势 局限性一、3D 打印技术介绍打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D 打印
2、机则出现在上世纪90 年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料” ，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。3D 打印过程可分为两步，首先在需要成型的区域喷洒特殊的胶水，然后均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“ 打印” 成型。由于其分层加工的过程与喷墨打印机十分相似，所以被称为“打印机” 。二、3D 打印技术的优势：制造快：D
3、 打印机技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段，能使产品设计和模具生产同步进行，从而提高企业研发效率，缩短产品设计周期，极大的降低了新品开发的成本及风险，对于外形尺寸较小，异形的产品尤其适用。CAD/CAM 技术的集成：设计制造一体化一直来说是现在的一个难点，计算机辅助工艺(CAPP) 在现阶段由于还无法与 CAD、CAM 完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一，而快速成型技术集成CAD、 CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，使得设计制造一体化的概念完美实现。完全再现三维效果：经过快速成型制造完成的零部件，完全真实的再现三维造型，无论外表面的异面
4、还是内腔的异形孔，都可以真实准确的完成造型，基本上不再需要再借助外部设备进行修复。 材料种类繁多：到目前为止，各类 3D 打印机设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石、纸以及金属或陶瓷的粉末，基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。创造显著的经济效益：与传统机械加工方式比较，开发成本上节约 10 倍以上，同样，快速成型技术缩了企业的产品开发周期，使的在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少，也基本上消除修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。应用行业领域广： 3D 打印机技术经过这些年的发展，技术上已基本上形成了一套体系，同样，可应用的行业也逐渐扩大，从产品设计
5、到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都渐的使用 3D 打印机技术，使得 3D 打印机技术有着广阔的前景。三、3D 打印机技术的市场应用领域目前，3D 打印技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。 产品设计领域:在新产品造型设计过程中的应用 3D 打印技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式。运用 3D 打印技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样件)，这不仅缩短了开发周期，而且降低了开发费用，也使企业在激烈的市场竞争中占有先机。 建筑设计领域：
6、建筑模型的传统制作方式，渐渐无法满足高端设计项目的要全数字还原不失真的立体示和风洞及相关测试的标准，现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用 3D 打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试，3D 打印技术所发挥的优势和无可比的逼真效果为设计师所认同。机械制造领域：由于 3D 打印技术自身的特点，使得其在机械制造领域内，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于 50 件的小批量，一般均可用 3D 打印技术直接进行成型，成本低，周期短。模具制造领域：例如玩具制作等传统的模具制造领域，往往模具生产时间长，成本高。将 3D 打印技术与
7、传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D 打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用 3D 打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。医学领域：在医学领域的应用近几年来，人们对 3D 打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用 3D 打印技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。 文化艺术领域：在文化艺术领域的应用，3D 打印技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 航天技术领域：在航空航天领域中，空气动力学地面模拟
8、实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用 3D 打印技术，根据 CAD 模型，由 3D 打印设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。 家电领域：3D 打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛的海尔等，都先后采用 3D 打印技术来开发新产品，收到了很好的效果。四、3D 打印的局限从飞机零件到假牙，再到步枪和房子，3D 打印的每项新应用均引起人们的惊叹，3D 打印的概念也随之变得愈发热门。不过，
9、多位业内专家却一致强调，3D 打印并非无所不能的“神技” 。3D 打印更适合制造快速成型的产品，比如一些精巧的工艺品，如果是手工雕刻，往往要消耗大量时间，而用 3D 打印的话，几个小时就能搞定。而涉及到人工处理，加入精密和不确定性等因素的时候，3D 打印技术则很难胜任。比如打印瑞士手表这样的产品就比较难。这不仅涉及到仪器精密的问题，而且人的创造性在里面也要起作用。3D 打印出来的东西毋庸置疑是逼真的，但任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过 3D 打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。一个典型的例子是，去年 12 月，美国一个名为“分布式防御”的组织在 YouTub
10、e 上发布了一段视频。视频中，该组织对一把由 3D 打印出的下机匣部件（下机匣用于连接枪管、枪柄、弹匣及其他部件，是受美国政府严格管制的枪支部件）组装而成的 AR-15 半自动步枪进行了实弹测试，但只发射了 6颗子弹，步枪就发生了断裂。而对于人们津津乐道的打印飞机和汽车，其实严格来讲，3D 打印制造的只是飞机和汽车的外壳及零部件，至于飞机和汽车中的精密仪器，如集成电路，显然是用目前的 3D 打印技术难以实现的。即使是用于生产机械化的产品，3D 打印想要颠覆传统制造业也并非易事。3D 打印技术不会对传统的车间、数字机床产生太大的冲击。 3D 打印技术在目前来看，最适合用于新产品的开发。而从制造角
11、度来看，它并不是最合适的。现在大多数的 3D 打印技术精度还达不到传统制造的程度，也很难实现传统制造方式的大批量、低成本制造。用 3D 打印技术为汽车公司制造自动变速箱的壳体。如果按照传统方式生产，仅开模具的花费就很大，并且周期长，而采用 3D 打印技术，很快就能拿到模具，价格相对低廉，性能也能达到设计预期要求。不过真正在市场上销售的车，变速箱并不是用这个方法做的。汽车公司会对变速箱进行各种极端状况下的测试，其中一些零件就是用 3D 打印方法做的。定型了以后，再开模具，然后按照传统制造方法批量生产，这样成本就会大大降低。3D 打印适用于制造难加工的贵重材料，以及用传统制造方法浪费大、甚至根本做不出来的复杂形状。在大批量生产方面，则还须依靠传统制造。参 考 文 献1 古丽萍. 蓄势待发的 3D 打印机及其发展J. 数码印刷,2011(10) .2 刘厚才,莫健华,刘海涛 . 三维打印快速成形技术及其应用J, 机械科学与技术. 2008(09) .3 陈步庆,林柳兰,陆齐,胡庆夕. 三维打印技术及系统研究J. 机电一体化,2005(04) 4 刘欣灵,3D 打印机及其工作原理 ,网络与信息,2012.8.5 潘巍,3D 打印机：进入主流指日可待 ,微电脑世界 ,2012.12.
