三维打印机概论自己.doc

3D打印机的发展及应用 1.三维打印的概念及简介 1.1.三维打印概念 三维打印（3Dprinting），即快速成形技术的一种，它是运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层又一层的多层打印方式（微积分），构造零对象。用于模具制造、工业设计、建造模型，现正发展成产品制造，形成“直接数字化制造”，一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件），目前已经有打印而成的零部件出现。三维打印机又称3D打印机。 1.2发展历史简介 早期三维打印的例子发生在20世纪80年代，在20世纪80年代中期，美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出SLS设备并获得专利，此后陆续有三维打印设备申请专利，早期的三维打印机体积大，制做费用及打印成本非常高、所能制造的产品也非常有限。 1995年在麻省理工学院创造了“三维打印”术语，当时的毕业生JimBredt和TimAnderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。该专利随之而来的是现代的三维打印企业Z公司（Bredt和Anderson创立）和ExOne公司。 随着科技的进步，三维打印的领域不断拓展，专利不断出现并被陆续推向市场。 1.3工作原理 三维打印属于我们称为快速原型法（RP）或添加材料制造法市场中的低端技术。3-D计算机辅助设计（CAD）文件将转换成一层层的薄层，然后采用各种工艺逐层搭建起来，其中包括了热熔粉末、挤压塑料丝以及采用激光精确消溶的树脂等工艺，这个工艺几乎就是将一个小模型切割成多个薄层的相反过程。而三维打印机能够使用诸如类似塑料的材料 “打印” 出模型的第一层。然后，打印机在第一层之上“打印”出下一层，如此类推。在这个过程中，所有薄层均粘接在一起，最终就可获得一个CAD文件所描述模型的实心三维实体。 2.三维打印机的应用 3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司认为，3D打印机[7]需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。 医疗行业。最近，一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。 科学研究。美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。 产品原型。比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。 文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。最近史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。 建筑设计。在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。 制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。 食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。 汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的（当然或许有一天这也有可能），而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。 配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现。 3.世界三维打印市场的发展情况 三年前尚处于技术前沿的3D打印如今已成制造业中的新兴战略领域。2012年8月，美国总统奥巴马拨款3000万美元，在俄亥俄州建立了国家级3D打印添加剂工业研究中心，并计划第一步投入5亿美元用于3D打印，以确保美国制造业不继续转移到中国和印度。长期跟踪3D打印行业的咨询公司WohlersAssociates表示，2011年，3D打印机的市场规模为17亿美元左右，到2015年该市场将达37亿美元。 目前全球有两家三维打印机制造巨头，分别为Stratasys和3DSystems，均在美国纳斯达克上市。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。在飞机、核电和火