成都东呈模型-3D打印技术将会走向何方?

3D打印技术将会走向何方?

时间:2018年04月01日 12:28   编辑:博仑特科技集团

3D打印技术将会走向何方?

博仑特科技集团 3月22日






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3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,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。


3D打印技术的历史发展

1986年,美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机

1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利

1995年,美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机

2005年,市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功

2010年11月,美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世

2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织

2018年12月10日,俄罗斯宇航员利用国际空间站上的3D生物打印机,设法在零重力下打印出了实验鼠的甲状腺

2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校在《自然·医学》杂志发表论文,首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架


(图为3D打印机 Spectrum Z510)


(图为3D打印机汽车Urbee)

3D打印技术的优点

1

节省材料。不用剔除边角料,提高了材料的利用率,通过摒弃生产线而降低了成本;

2

能做到较高的精度和很高的复杂程度,可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件;

3

不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具,就能直接把计算机的任何形状的三维CAD图形生成实物产品;

4

它可以自动、快速、直接和比较精确地将计算机中的三维设计转化为实物模型,甚至直接制造零件或模具,从而有效地缩短了产品研发周期;

5

3D打印无需集中的、固定的制造车间,具有分布式生产的特点;

6

3D打印能在数小时内成形,它让设计人员和开发人员实现了从平面图到实体的飞跃。


3D打印技术的缺点

1

存在成本高、工时长的软肋,用于增材制造的材料研发难度大、使用量不大;

2

在规模化生产方面尚不具备优势,3D打印技术既然具有分布式生产的优点,那么相反,在规模化生产方面就不具备优势;

  3

打印材料受到限制,目前,打印材料主要是塑料、树脂、石膏、陶瓷、砂和金属等,能用于3D打印的材料非常有限;

4

精度和质量问题,3D打印技术固有的成型原理及发展还不完善,其打印成型零件的精度、物理性能及化学性能等大多不能满足工程实际的使用要求,不能作为功能性零件。




3D打印技术的应用

国际空间

2018年12月3日,名为Organaut的突破性3D打印装置,执行“58号远征”(Expedition 58)任务的“联盟MS-11”飞船送往国际空间站。打印机由Invitro的子公司“3D生物打印解决方案”(3D Bioprinting Solutions)公司建造。Invitro随后收到了从国际空间站传回的一组照片,通过这些照片可以看到老鼠甲状腺是如何被打印出来的。


航天科技

2015年6月22日报道,国营企业俄罗斯技术集团公司以3D打印技术制造出一架无人机样机,重3.8公斤,翼展2.4米,飞行时速可达90至100公里,续航能力1至1.5小时。

2016年4月19日,中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术研究中心对外宣布,经过该院和中科院空间应用中心两年多的努力,并在法国波尔多完成抛物线失重飞行试验,国内首台空间在轨3D打印机宣告研制成功。

医学领域

3D打印肝脏模型:日本科研团队2015年7月8日宣布,已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏立体模型的方法。该模型按照表面外侧线条呈现肝脏整体形状,详细地再现其内部的血管和肿瘤。

3D打印脊椎植入人体:2014年8月,北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎,这属全球首例。研究人员表示,这种植入物可以跟现有骨骼非常好地结合起来,而且还能缩短病人的康复时间。

3D打印手掌治疗残疾:2014年10月,医生和科学家们使用3D打印技术为英国苏格兰一名5岁女童装上手掌。

汽车行业

2014年10月29日,在芝加哥举行的国际制造技术展览会上,美国Local Motors汽车公司现场演示世界上第一款3D打印电动汽车的制造过程。这款电动汽车名为“Strati”,该车采用一体成型车身,最大速度可达到每小时40英里(约合每小时64公里),一次充电可行驶120到150英里(约合190到240公里)。

2015年7月,美国旧金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超级跑车“刀锋(Blade)”。

电子行业

2014年11月10日,全世界首款3D打印的笔记本电脑已开始预售了,这款笔记本电脑名为Pi-Top,它允许任何人在自己的客厅里打印自己的设备,价格仅为传统产品的一半。

服装服饰