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3D打印技术在产品开发中的应用研究摘 要3D打印技术从美国起先发展，这项新的技术是通过光固化和纸层叠等技术的必威体育精装版快速成型技术，是伴随激光技术、计算机数控技术、计算机辅助设计与制造技术、材料科学与控制工程技术等多项新技术的出现而产生并发展的高新技术。在产品的设计和生产步骤中， 经过国内外近三十年来的研究和应用，这项技术已经彻底改变了传统的产品设计、技术管理和工作方式．随着3D打印技术的飞快发展，众多行业将运用这项新的前沿技术打开创新创意空间，进而推动工作和生产模式的不断创新。关键词：新技术；3D打印；应用研究第一章绪论1.13D打印技术及其发展3D打印技术来源于19世纪末的美国，并且在20世纪80年代得以演变和发展。这项新技术是通过光固化和纸层叠等技术的必威体育精装版快速成型技术，也叫增材制造技术。其重要技术是激光技术、计算机数控技术、材料科学与工程技术等一些新兴的技术。3D打印在美国是第一个“制造创新国家项目”［1］，在智能生产、器官再造、多零件集成等几个方向均有极大影响。在中国，近年来这项新技术已经引起中国高层领导的高度重视。3D打印的特色是通过计算机三维图形数据设计能直接打印生成所有形状的物体，不必需要模具和机械的加工，进而很大程度节省了产品的生产成本，减少了产品的生产周期，加速了新产品的开发进度。以前开发一个复杂形状的零部件，要有许多有关系的模具和卡具，与此同时还要有配合专用的机械加工设备才可以完成，开发出满足市场需要的新产品的步骤不仅困难而且漫长。利用3D打印技术不将要依赖工具、模具和卡具等的辅助，于是能完成新零件部件的制造，很大程度地加速了产品的开发和生产速度。3D打印和普通打印的差别在于：普通打印机仅仅只能打出文字和图片等平面纸张资料，但是采用3D打印技术不只只能打印出立体的物体，并且成本低廉，还能激起人们一定的想象力和创造力。这个新技术出现以来，中国对这项技术也进行了积极的研究。从德国之后，中国借助863计划和自然科学基金等的资助，在中国领先研发成功了采用半导体泵浦和光纤激光器并且投入应用，社会效益和经济效益非常明显［2］。这个新技术使产品从设计到生产步骤的技术方式和管理模式产生了变化，尤其是可以为复杂精细金属零件迅速成形创造新的设计方法和制造模式。到现在为止3D打印技术已经在模具制造、军事国防、医疗、汽车制造、航空航天、地理信息系统、珠宝等领域推广和应用而且获得了很好的成绩。之前是制造商和消费者分散，目前是制造商和消费者成为一体，很大程度增加了产品的生产效率。1.23D打印技术在国内外的应用现状3D打印，又称作增材制造技术，也就是把计算机三维设计模型作为基础，经过数控成型和软件分层离散系统，应用材料累加原理，在工业设计、模具制造等方面从无到有地直接制造零件的新型制造技术。伴随着这项新技术的持续推进和利用，除了已经在航空航天、工业设计、建筑工程、医疗产业、珠宝、汽车、鞋类、教育、地理信息系统、土木工程等方面利用这个技术打印产品以外，这个技术还可以用在食品生产、枪支制造、儿童玩具等地方。所谓的激光3D打印，实质上是参考了普通打印机的技术原理［3］，3D打印分层加工的工作步骤与喷墨打印很相像。3D打印机与普通打印机工作机制大多类似，只是打印的材质不一样。现在人们在工作和生活中运用的普通打印机打印的是电脑设计的平面物体，打印材料是墨水和纸张，然而3D打印机的打印材料却是装在打印机内的塑料、金属、石膏、陶瓷、尼龙、砂、橡胶等实物原材料。在中国，3D打印技术起源于上个世纪八九十年代，那个时候国外一些科技大国尽管提出这个概念已大约有十年，然而还没有进行大规模的研究开发。中国政府和科研人员对这个技术也相当看重，从1991年以来研究3D打印，那时的名称为快速原型技术（Rapid Prototyping），也就是开发样品之前的实物模型。国际上已有一些纯熟的工艺制造：分层实体制造、立体光刻、激光烧结等，中国也在持续跟踪研发。2000年前后，这些工艺从实验室研发逐步向工程化、产品化转换。清华大学在这一方面的研究比较早，这里面颜永年教授是这一方面研发的带头人之一，从美国访学回来后，颜教授曾多次邀请美国学者来中国讲学，而且建立了清华大学激光快速成形中心和北京殷华快速成型模具技术有限公司。从这没多久久，北京航空航天大学、西北工业大学、大连理工大学等高等学校均逐步加入很多人力物力从事这方面技术的研发，成立了各种很有特色的激光制造工程研究中心，而且研发制造出了先进的激光3D打印机［4］。西北工业大学的科研人员也用激光立体成型技术打出C919国产大飞机中央翼缘条大型钛合金构件，这一项收获获得收到了世界的广泛关注，预示着中国在激光3D打印方面开始进入了世界先进行列。在中国，3D打印技术除了一些知名学校和科研院所在积极研究和利用外，有些高科技公司也在积极开始