爱华网3d打印技术 3D打印“真面目”
清华大学激光快速成形中心林峰教授揭开3D打印神秘面纱 在清华大学林峰教授的办公室里，到处都是逼真的3D打印实物模型，手机外壳、工业零件、医疗支架、各种玩具……甚至名片盒都是3D打印的，红色的水立方形状，煞是好看，用手一摸，还有纹路感。 他指了一下桌子上与普通打印机差不多大小的设备，对本刊记者说：这些物品都是这台3D打印机做出来的，它采用熔融挤压快速成形技术，把塑料加热到200多度，然后用喷头一点点挤出来，进行堆积制造。这台3D打印机国内卖一万元人民币，美国卖1500美元，它甚至都能把活体细胞打印出来。如此神奇有趣，不知不觉间对他的专访持续了三个多小时，以至于外面何时刮起了沙尘暴都全然不知。 3D打印的中国变迁 3D打印技术诞生于上世纪80年代的美国，中国从1991年开始研究3D打印技术。20多年来，国内学术界和制造界都知道这个技术，当时的名称叫快速原型技术（Rapid Prototyping），即开发样品之前的实物模型。 通过计算机技术先建立三维数字模型，然后进行离散分层，最后用成型设备一层一层堆积起来，变成有纹路的实物模型。非常复杂的零件变成了简单和标准的制造，不需要针对不同形状的零件去考虑它的材料、刀具、机床和工序等因素。只要把相关数据发给成型设备就可以打印出来，减少了许多中间环节和人力物力，大大降低了生产成本。用传统方式制造零件，整个生产过程一般需要几个月，用快速原型技术可能只需要几天甚至几个小时。这种技术特别适合产品开发阶段，但它不是最终的产品，性能也不够好。 清华大学是国内最早从事3D打印技术研究的高校之一，当时颜永年教授邀请到了美国的Jack Keverian教授。Keverian教授将他搜集的四大本快速原型方面的资料赠送给清华，对中国快速原型技术的起步帮助很大。此外，华中科技大学和西安交通大学对这种技术的关注和研究也比较早。 上世纪九十年代，这种技术在国际上有几种成熟的工艺，分层实体制造（LOM）、立体光刻（SL）、熔融挤压（FDM）、激光烧结（SLS）等，国内也在不断跟踪开发。2000年前后，这些工艺从实验室研究逐步向工程化、产品化转化，，逐渐转移到了企业。当时，国家也不太支持，因为做出来的只是原型，而不是可以使用的产品，而且国内对产品开发也不重视，大多是抄袭，不需要在产品的原型上下功夫，所以，快速原型技术在中国工业领域普及得很慢，全国每年仅销售几十台快速原型设备，主要应用于职业技术培训、高校等教育领域。 2000年以后，清华大学、华中科技大学、西安交大等高校继续研究3D打印技术。西安交大侧重于应用，做一些模具和航空航天的零部件；华中科技大学开发了不同的3D打印设备；清华大学把快速成形技术转移到企业——殷华（后改为太尔时代）后，把研究重点放在了生物制造领域。 企业对这些技术不断改进和简化，研发出了新的3D打印设备。3D打印技术在国内已经存在20多年了，之所以影响不大，主要有它的技术瓶颈。首先，材料的种类和性能受限制，特别是使用金属材料制造还存在问题。其次，成形的效率需要进一步提高。此外，在工艺的尺寸、精度和稳定性上迫切需要加强。20世纪90年代末期，大家开始研究金属材料快速成形技术，但难度很大，都不太成熟。 当时，美国有几家公司在用金属材料做大零件，先做毛坯，再进行后期加工。2000年前后，美国研发了几款战斗机，其部分零件就是用快速成形技术做的，它们的技术比较成熟。中国北京航空航天大学、西北工业大学、有色金属研究院等单位对金属激光快速成形技术进行了重点攻关，近年来取得重大突破，可以制造大型金属零部件。北航王华明教授3D打印的的钛合金结构件已经应用到了中国的飞机上。目前，3D打印的金属零部件在国内一些领域有所应用，但还没有大范围推广，因为技术还在进一步完善、检测标准体系滞后、材料品种较少。现在使用的都是韧性比较好的材料，如不锈钢、钛合金等。 不管称快速原型、快速成形，还是称增材制造、3D打印，共同的特点都是基于离散堆积的原理来进行分层制造。3D打印在业内专指快速制造的一种工艺，上世纪90年代初，美国麻省理工学院的Sachs首先提出了“3D Printing”工艺。这种工艺的具体流程是，先铺好粉末，然后用喷墨打印机的方式喷出粘接剂，反复操作，最后打印出产品。现在为便于公众接受，把这种新技术统称为3D打印，但在国内学术界和政府文件里称“增材制造”，国际上也称“增材制造”。 3D打印技术是指由计算机辅助设计模型（CAD）直接驱动的，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等材料，在快速成形设备里分层制造任何复杂形状的物理实体的技术。基本流程是，先用计算机软件设计三维模型，然后把三维数字模型离散为面、线和点，再通过3D打印设备分层堆积，最后变成一个三维的实物。3D打印好比一层层盖房子和盖金字塔，不同的是，盖房子是在人的操作下完成的，增材制造是在计算机的控制下进行的。 3D打印技术包括多种工艺，最典型有四种：第一种工艺是分层实体制造（LOM），也叫叠层制造。用激光或刀切割一个薄层，然后一层层叠加。基本材料是纸。这种工艺废料较多，用激光切容易着火，现在很少有企业使用这种材料，而且最先这样做的美国公司也倒闭了。 第二种是立体光刻（SL）。基本材料是液态树脂。用紫外激光照射池子里的液态树脂，照到的地方就固化了，成形一层后，平台下移，再固化下一层，直到最终成型。优点是精度高，打印出的发动机晶莹剔透，但缺点是使用材料有限。 第三种是熔融挤出（FDM）。把材料用高温熔化成熔融状态，然后通过细小的喷嘴挤压并排列填充出一个截面，一层一层截面在堆叠起来形成三维实物。这种技术由全球第二大3D打印公司Stratasys提出，这个公司销售的3D打印设备是最多的，因为价格便宜。这种技术不用激光，成本低，材料广泛，强度较高，可以彩色成型，但是成型的精度稍差。 第四种是选择性激光烧结（SLS）。它的特点是利用粉末状材料，先把粉末铺好，再用高强度的红外激光扫描，将零件截面内的粉末烧结在一起，通过一层一层烧结，最终成型。基本材料是金属粉末、蜡、塑料等。 3D打印与传统制造各有各的优势。如果大批量制造简单的零部件，传统制造的成本较低，速度较快。如果制造单件小批量的或者复杂结构和外形的零部件，3D打印速度更快，成本更低。有些非常复杂的结构和特殊材料的零部件，传统制造无法完成，只能采用3D打印技术。此外，3D打印可以缩短加工流程，进行现场制造和个性化制造，从而满足人们的不同需求。3D打印在新产品开发、整形修复、现场应急、个性化消费品等领域具有广阔的发展前景，所以，3D打印可以替代一些传统的制造方式，也可以促进传统制造转型升级，但3D打印不可能完全替代传统制造。 中美差距有多大 以前制造汽车、手机等产品，需要经过材料准备、加工成形、表面处理等多个环节，既消耗资源和能源，又需要大量的劳动力，而且还污染环境，所以，美国等西方发达国家把这些低附加值的生产制造环节转移到中国等发展中国家。现在情况不一样了，3D打印的优势是短流程，可以省略许多中间加工环节，用计算机设计出数字模型，直接就可以打印出产品。 奥巴马形容3D打印“很酷”，为了让3D打印扎根于美国，像谷歌一样吸引年轻人投身到充满乐趣的快速制造中，从而扩大就业，就提出了“再工业化、再制造化”。这样，产品的铸造、锻造等加工环节就不需要放到发展中国家了，这对中国来说将产生重大影响。 实际上，目前美国在大批量生产零部件的时候，还未大量使用3D打印，而在产品研发、试制阶段，已广泛应用3D打印。随着个性化制造、批量定制等新型生产方式的推广，以及3D打印成本的进一步降低，中国从事非终端、低附加值生产加工的企业将会受到3D打印的冲击。 中国与美国的差距主要是企业的实力和投入，一是企业规模小，竞争力不强；二是企业资金紧张，投入不够，缺乏政府和资本市场的支持。国内的企业每年也就几千万销售收入，只能应付研发生产和人工成本。而美国的企业无论技术、资金和市场规模都非中国的企业所能比，美国的资本运作和产业重组都已经进入3D打印行业了，中国还没有发展到这一步。前段时间，股市中的3D打印概念走热，纯粹是炒作，许多企业根本就没有涉及3D打印业务，甚至都不知道3D打印是什么。 国内的3D打印产业规模很小，大约3~4亿元，但现在有点过热了。如果企业和资本大量涌入，短时间内不可能产生效益。北京太尔时代生产的这款普及型3D打印机，2012年在美国卖了近3000台，中国才卖100台。国内的市场规模本身就不大，做创意设计和产品开发的人也很少，所以截至目前还没多少人买这种设备。 我们希望理性投资，切实有助于提升3D打印的技术水平和推广应用，弥补中国3D打印产业的短板和软肋。比如材料研发、软件开发、创意设计、商业模式创新等，而不是盲目跟风，炒作圈钱。中国在市场环境中如何更好发展，其实没有经验，只要找不到具体商业模式，中国企业就茫然不知所措，电子商务也是照搬国外的运作模式。 不管是政府的支持，还是资本的介入，都要找到比较好的切入点，上面说的那四个短板就是很好的切入点。政府要出台有针对性的政策措施，一方面对3D打印的基础研究和开发阶段加大扶持力度；另一方面引导大家来使用3D打印，扩大应用范围。 中国的3D打印产业还处于发展初期，一共才有二十多家企业，规模都较小，由于市场容量较小，这么多企业已经有点挤了。如果国家对这个新兴产业进行支持，在支持技术开发的同时，扶植3D打印的市场开拓，包括3D打印的应用、服务、教育培训等，随着市场应用进一步拓宽，那么中国的3D打印产业将会发展壮大。 3D打印走向何方 3D打印不仅在航空航天、军工、汽车、教育、消费品等领域有一定的应用，而且在医疗领域也取得了重要进展，可以使用医学材料3D打印假肢、牙套、器官、皮肤、支架等，甚至可以将细胞进行3D打印。 几年前，清华大学生物制造工程研究所就能将生物细胞进行3D打印，而且打印出的细胞还能在三维的条件下生长。这就是国际最前沿的生物制造技术，它的原理也是基于离散堆积。 以前的快速成形都是将非生命材料人工离散堆积出来，今后我们希望能像生物一样，打印出的材料自己生长成形，这是我们的研究方向。这里面关键的一个因素是材料，而有生命的细胞是最具挑战性的生物材料。把3D打印技术应用到生物医学上，分为四个层次： 一是材料本身没有生物相容性，不能放在身体里，打印出的模型只能放在体外。例如给连体婴儿做分离手术前，通过CT扫描数据3D打印出个性化的婴儿骨骼模型，帮助手术规划和植入器件的设计，保障手术顺利进行，把两个婴儿精确地分离开。二是永久性的植入物。材料的生物相容性非常好，不降解，可以应用到美容整形和修复。我们与整形医院已经开展了多次动物实验，比如治疗小耳畸形的个性化耳软骨支架。 三是组织工程化的支架制造。材料的生物相容性非常好，可以降解，而且能帮助细胞、神经等组织生长。比如骨骼断裂了，身体哪个部位缺损，把相应的细胞提取出来附着在支架上，让其慢慢生长，支架会逐渐降解，等长得差不多了，再放入体内继续生长。现在用3D打印技术来制造这个支架，可以准确设计出支架结构和空隙大小，确保贯通性和营养吸收。 四是细胞三维打印。细胞与基质材料一起被打印出来后，在接近体内的三维环境里生长，可以模仿体内的生理和发病过程。我们在研究癌细胞的发病过程，只要这个模型与体内某种癌症发病过程很接近，那就可以进行抗癌药物的筛选。原来的方法是通过解剖、动物实验，与病人的切片进行对比，但都是静止的，现在用3D打印可以在体外构造这个过程。我们通过细胞打印的肝细胞三维结构体验证了维生素C和E在酒精对肝脏的损伤过程中能够起到保护作用。中国的肝脏患者特别多，我们的终极目标是能打印出可以临床应用的肝脏。 3D打印是以数字化、网络化为基础，以个性化、短流程为特征，实现直接制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。其生长点表现在：与生物工程的结合，与艺术创造的结合，与消费者直接结合。 3D打印未来有四个发展方向：一是功能部件的直接制造，例如飞机的起落架等复杂零件，这个领域的突破口主要是解决材料、标准和工艺的一致性等技术问题，市场规模可达到几十亿美元。二是生物制造，例如细胞打印、个性化的治疗、组织再生、药物筛选、制药等。这将改变生物学和医学的研究方式、患者的治疗方式以及药品的制造方式，应用前景很大，需要政府的大力支持。三是数字化创意，建筑、雕塑、服装服饰、工艺品等都可以3D打印。四是桌边制造（家庭制造），现在网络购物的规模越来越大，以后3D打印走入家庭也是一种潮流。3D打印还将走进幼儿园和中小学校，用3D打印机打印玩具和教学模型，可以激发他们的学习兴趣和创新意识。 后面的三个方向，是传统的制造方式所无法满足的，这可能就是3D打印的革命性意义。国内从事3D打印的人，都比较低调，一般不愿公开说革命性，避免得罪传统制造领域的人。实际上，3D打印与传统制造不是有我没你的完全替代关系。作为一种新技术和新工具，既可以与传统制造相互融合和互补，也能像哥伦布一样发现新大陆，开发出新的天地。3D打印成为未来的主流制造，从数量上来讲，十年都不太可能，但它可以融入到各个行业和领域，可以走进人们的工作和生活中。 3D打印能给人以无限的遐想和创造发明的激情，使人们的生活更加美好。但3D打印走入寻常百姓家，最关键的是数据，毕竟设计数字模型还是有难度的。美国有一家网站，你若买它的实物手机壳，只需花费35美元，如果你下载这个网站上的手机壳数据，自己打印，那需要1500美元。因为你下载数据后可以打印好多手机壳，它宁愿便宜地卖手机壳，也不愿让你下载数据。 这需要创意设计知识产权的保护和相关技术的保障，如果你下载数据后只能打印一两个产品，数据无法复制盗版，那这个数据的下载费用就能降下来。这将发展出一种新的商业模式，一些专业人士就会以数据为生，从事创意设计，然后把数据放到互联网上出售。
更多阅读
开个3d打印店 3d打印最新技术
开个3d打印店_3d打印店
3d打印技术是什么 3d打印技术发展前景
3d打印技术是什么——简介3D打印技术是什么？相信很多人都听说过3D打印技术。今年年初这项新技术非常火热，不过很多朋友都不知道3d打印技术是什么,！这里小编就来为大家分享什么是3d打印技术！3d打印技术是什么——方法/步骤3d打印技术是
3D打印教学应用 3d打印建模
了解最新的教学科学与教学理论请扫以下二维码关注融博教育3D打印技术已广泛应用在许多领域，包括建筑、工业设计、珠宝设计、土木工程等。已 知最早的例子出现在20世纪80年代中期的美国德州大学奥斯汀分校。在那里选择性激光烧结技术
目前国内涉及3D打印技术的上市公司主要有 国内涉及原油的企业
目前国内涉及3D打印技术的上市公司主要有：银邦股份(300337.SZ)：公司去年与无锡安迪利捷贸易有限公司共同出资设立飞而康快速制造科技有限责任公司，新设立公司主营业务涉及金属3D打印技术。光韵达 (300227.SZ)：精密激光制造和服务提供商，
什么是3D打印技术？ 3d打印技术是什么意思
简介 3D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。同时，3D打印机则出现在上世纪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