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3D打印技术应用介绍

来源:杰呈3D打印 发布时间:2020/6/9 9:22:17 浏览次数:264
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随着新材料的开发和工艺过程的改进,3D打印技术得到了迅猛发展,目前已被广泛应用于航空航天、医疗、工业制造、个性化消费等诸多领域。与传统制造技术相比,3D打印技术更偏重于定制化、复杂化和精确化。由于不利于批量化和规模化生产,目前3D打印技术还远不能取代传统制造业,而是与之形成了两足鼎立之势。


在航空航天制造领域,3D打印具有传统制造技术不可比拟的优势。首先,3D打印技术不受零件形状复杂程度的限制,理论上可以实现任意形状零件的加工成型,可以满足航空航天领域复杂零件对加工精度的要求;其次,由于可以采用激光作为能量源,3D打印能轻松加工高熔点、高硬度等传统制造技术难以加工的材料,因此3D打印也可以满足航空航天领域对材料的性能和成分的严苛要求;最后,3D打印所得零件基本接近成品要求,后处理简单,甚至无需任何后处理,可以有效缩短零件的生产周期,从而满足航空航天领域对产品快速制造的需求。2014年初,英国研究人员仅花费一天时间即成功打印出一架无人机,这架无人机约宽1.5m,重1.8kg,使用塑料制成,成本低廉,可用于不同场合(如投递包裹,情报搜集)。2014年8月,美国宇航局实现了火箭喷射器的3D打印制造,喷射器内的燃烧温度可达3300℃,可产生9吨的推力,验证了3D打印技术在火箭喷射器制造上的可行性。


近年来,由于具有量身定做等特点,3D打印技术在医疗领域得到了广泛应用。通过采集患者患病部位的医学影像数据,建立三维模型,即可利用3D打印技术为患者定制完全匹配的人体器官,提高了手术成功率和患者存活率。目前3D打印机已经可以将特殊生物材料打印成简单的活体组织(如皮肤、组织)。随着3D打印技术的不断发展和更多生物材料的不断开发,在不久的未来,更多的人体器官将可以被成功打印(如肾脏、心脏)。2011年9月,德国一跨学科研究小组采用3D打印和强激光脉冲技术成功创建了完整功能的人造血管,其强度与人类血管相似,有望替代人类血管实现部分功能。2012年8月,Lachman博士及其团队采用改良的3D打印机,为患有先天性关节挛缩症的仅有两岁的Emma量身定做了弹性绷带和假肢关节,帮助Emma重新获得运动能力。


现代工业中,许多新产品的开发需要事先制作多个模型和零部件,并在生产过程中不断的调整和修改产品信息,比如手机、汽车、飞机等。3D打印技术与工业模型设计相结合,可以在无模具和工具的条件下生产大量复杂的模型,可以快速、直接地完成从设计思想到工业模型之间的转换,从而缩短了产品的开发周期,提高了开发效率。据报道,福特公司正在积极探索3D打印技术在汽车生产中的应用,并取得了令人瞩目的成果。此前,福特公司研发一款新型发动机,必须花费半年以上时间来制作全新的模具,并耗费数十万美元。而现在采用3D打印技术生产模具,只需花费4天,且成本仅为4000美元。据报道,Kor和他的团队完成了世界上第一辆3D打印汽车Urbee2。与传统汽车制造方式相比,3D打印机能打印出一体式的汽车车身,极大地减少了汽车零部件的数量,提高了整体安全性,且整个过程只花费2500小时左右。


3D打印开始并正在改变人们的日常生活方式,逐步成为普通家庭的必备品。不久的将来,人们将不再需要为了一件物品而走进不同的商场挑选。因为只需一台3D打印机,即可随心所欲地设计并制作心仪的物品,实现真正意义上的私人定制。3D打印行业龙头公司Stratasys的中国区总经理汪祥艮指出,随着生活水平不断提高,人们渴望拥有更多私人订制的物品,而3D打印技术使私人订制变得更加简单和快捷。无论衣服,还是饮食,均可通过3D打印制作。甚至梦中出现的事物,第二天即可将它变为现实。华威大学的研究人员利用3D打印机制作出高性能的计算机游戏控制器;MIT利用一台美食3D打印机通过一层层铺印糖果,制作出外形独特、口味自选的美食;3D打印创意物品公司FreedomofCreatioin(FOC)自主设计并在网上出售独具匠心的家居、玩具等物品,满足现代顾客对个性化的要求。




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