* D打印的發(fā)展歷程

* D打印是一種增量制造技術(shù)，屬于快速成形技術(shù)，是一種根據(jù)零部件或物體的三維模型數(shù)據(jù)，利用成形設(shè)備以材料堆積的方式制造實體的技術(shù)。

三維打印工藝是美國麻省理工學(xué)院Emanual Sachs等人研制并于19* 9年申請了* DP專利，該專利是非成形材料微滴噴射成形范疇的核心專利之一。

經(jīng)過近年來的研究探索，打印機巨頭 Stratasys 公司生產(chǎn)的 * D 打印機可以實現(xiàn)分辨率為 20 ～ * * μm、層厚 1* μm 的高精度打印制造，并實現(xiàn)多材料彩色打印。隨著打印技術(shù)的發(fā)展，更高分辨率的打印設(shè)備將會投入使用。

* D打印的原理分類

FDM技術(shù)

FDM技術(shù)利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，由計算機控制層層堆積成形。

工藝特點:成形零件力學(xué)性能好、強度高，材料來源廣，制造成本低，但精度不足。該技術(shù)可用于快速模具制造。

SLA技術(shù)

SLA技術(shù)基于液態(tài)光敏樹脂在一定波長和功率的紫外激光照射下發(fā)生光聚合反應(yīng)的原理，實現(xiàn)固化成形。

工藝特點:制造精度高，表而質(zhì)量好，材料利用率高。該技術(shù)可用于形狀復(fù)雜和特別精細(xì)的零件加工。

SLS技術(shù)

SLS技術(shù)基于粉末材料在熱源激光照射下燒結(jié)的原理，在計算機控制下不斷循環(huán)，層層堆積成形。

工藝特點:零件的力學(xué)性能好、強度高，適應(yīng)材料范圍廣，可以加工塑料、陶瓷、石蠟等材料的零件。該技術(shù)可用于快速翻制各種模具。

* DP技術(shù)

* DP技術(shù)是將粉末由噴頭送出，然后三維模型切片后獲得的二維層片噴出粘結(jié)劑，粘結(jié)粉末成形。

工藝特點:成形速度快;材料價格低，粉末在成形過程中起支撐作用，成形結(jié)束容易去除。該技術(shù)可用于打印全彩色實體。

* D打印設(shè)備基本工作流程

基于* D打印技術(shù)的打印設(shè)備眾多，其中粘結(jié)式* D打印的基本流程如下:

①通過CAD軟件生成三維模型；②輸出打印所需的STL文件，檢查并修正錯誤；③使用分層軟件進(jìn)行分層，獲得二維切片模型數(shù)據(jù)文件；④發(fā)送打印數(shù)據(jù)文件到* D打印機上；⑤打印機采集打印原料并覆蓋打印區(qū)域；⑥打印機定位打印截而并噴灑粘結(jié)劑，粘結(jié)粉末；⑦第一層加工完成后，成形裝置下降一個高度，原料供給裝置上升一個高度，用來鋪撒下一層打印原料；⑧重復(fù)進(jìn)行上述過程，直至整個打印過程結(jié)束；⑨去除多余支撐物料，對實體進(jìn)行后處理操作。

* D打印技術(shù)的優(yōu)點及技術(shù)瓶頸

相對于傳統(tǒng)制造業(yè)，* D打印技術(shù)具有許多獨特的優(yōu)勢：①制造范圍廣；②個性化程度高；③成本低；④周期短，速度快；⑤材料的多樣性；⑥精確的實體復(fù)制；⑦零交付時間。

當(dāng)然* D技術(shù)也而臨許多的技術(shù)難題和瓶頸：①工成本方而；②制造精度與效率方而；③版權(quán)方而；④材料選擇方而；⑤安全問題；⑥道德和倫理方而；⑦能源節(jié)約方而。

* D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用

采用三維打印技術(shù)不但可以快速制作出1: 1的實物模型，還可以對產(chǎn)品的人機界而進(jìn)行真實的評測，使其更符合人性化需求。

醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

依據(jù)仿真的人體器官模型，在人造骨骼材料、心臟瓣膜、人體心臟支架乃至人體器官的制造方而，* D打印己經(jīng)擁有很多成功的應(yīng)用案例Ca -s7。

航空工業(yè)中的應(yīng)用

航空業(yè)巨頭空客公司也試圖利用* D打印技術(shù)制造飛機機艙，目前采用* D打印的行李架在空客A* * 0上己有應(yīng)用。在我國自主研發(fā)的C919大型客機中，* D打印用于制造飛機欽合金部件。

家居行業(yè)中的應(yīng)用

經(jīng)過了二十多年技術(shù)革新，打印機逐漸向小型化、輕便化方向發(fā)展。在家居行業(yè)中，* D打印己經(jīng)有了部分應(yīng)用，在打印玩具、食品方而己經(jīng)取得了成功圖，在家具行業(yè)的探索也正在展開。

建筑行業(yè)中的應(yīng)用

* D打印在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用有兩個方而:一是打印建筑物模型，iMaterialise等公司提供打印微型家庭模型服務(wù);二是打印建筑物各個組塊，最終拼接成整體建筑。

軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

* D打印在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛，中國第一款戰(zhàn)斗機殲一1* 、多用途戰(zhàn)斗轟炸機殲一1* 、隱形戰(zhàn)斗機殲- 20、第五代戰(zhàn)斗機殲一* 1的研發(fā)中大量采用* D打印技術(shù)。

* D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景

打印設(shè)備的兩型化、智能化

未來* D打印設(shè)備將向著小型化和巨型化趨勢邁進(jìn)。小型打印設(shè)備既可以滿足家庭和辦公的使用要求，又可以在提供* D打印服務(wù)的打印店內(nèi)實現(xiàn)很好的應(yīng)用;巨型打印機可以滿足大型制造工廠諸如航空航天、汽車制造企業(yè)的使用需求。同時，* D打印也向著智能化方向發(fā)展，* D打印軟件可以依據(jù)材料、結(jié)構(gòu)和制造環(huán)境等因素的變化來實現(xiàn)不同的響應(yīng)方式，實現(xiàn)制造的智能化。

材料的多元化

就目前而言，* D打印的材料仍局限在很少一部分，與傳統(tǒng)制造業(yè)上可用材料種類相比，* D打印仍有很大的局限性。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來適用于* D打印的基礎(chǔ)材料也將會大幅增加，而且會產(chǎn)生多元材料的混合制造，實現(xiàn)復(fù)雜物體的制造。

與新能源產(chǎn)業(yè)的融合

* D打印設(shè)備的自身優(yōu)勢為新能源的融合提供了有利支持，可以利用太陽能、風(fēng)能、核能等新能源為* D打印設(shè)備提供能源動力，實現(xiàn)制造業(yè)的能源換代，實現(xiàn)“綠色、低碳”制造。

云制造時代

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)步伐，* D打印技術(shù)和新型化設(shè)計將向著小規(guī)模、分布式方向轉(zhuǎn)變。* D打印技術(shù)將推動制造商、小型企業(yè)和消費者進(jìn)入“螞蟻工廠”時代，應(yīng)運而生的云平臺將整合資源，提升服務(wù)與效率。同時云制造也會降低制造業(yè)準(zhǔn)入門檻，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。

制造業(yè)升級與商業(yè)模式革新

隨著技術(shù)的推廣，多領(lǐng)域交叉融合更加深入，必將帶動制造業(yè)向高技術(shù)密集方向轉(zhuǎn)化，促使相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，同時也將催生一種全新的商業(yè)模式。此外，* D打印將為“創(chuàng)新智造”提供動力，提升產(chǎn)業(yè)的競爭力。

結(jié)束語

從* D打印技術(shù)而世到現(xiàn)在，技術(shù)的革新升級不斷深化。隨著CAD/CAM技術(shù)的突破，計算機互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，* D打印將會對生產(chǎn)生活產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。* D打印的發(fā)展既是機遇又是挑戰(zhàn)，應(yīng)當(dāng)看到僅有技術(shù)層而的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，應(yīng)在轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)模式、推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新等方而做足工作，才能讓* D打印技術(shù)更好地為制造業(yè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型提供新的發(fā)展動力。

文章選自：《自動化儀表》

作者：郭日陽

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