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3D打印机
来源:深圳市赛亿科技开发有限公司作者:日期:2017-11-10 11:24:10点击:151次
3D打印
3D打印机3D Printers)是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,把数据和原料放进3D打印中,机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品,可以即时使用。
中文名 英文名    分  类   功  能
 
打印 3D printing 计算机 计算机图形数据中生成物体
 
目录
1、3D打印的简介
2、3D打印的历史发展
3、3D打印的原理技术
4、3D打印的过程
5、3D打印的限制因素
6、3D打印的社会评价
7、3D打印应用领域
8、3D打印的重要事件
9、3D打印的发展方向
10、3D打印的功能
11、3D打印的操作流程
12、3D打印的主要特点
13、3D打印故障排除
14、3D打印发展现状
15、3D打印政策引领



1.  3D打印简介:
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它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。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
2. 3D打印历史发展
3D打印技术出现在20世纪90年代中期,1986年,美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。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。这打印技术称为3D立体打印技术

2.1研发产品

1) 家用3D打印
德国发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。 这款Photonic Professional GT 3D打印机,能制作纳米级别的微型结构,以最高的分辨率,快速的打印宽度,打印出不超过人类头发直径的三维物体。
2) 最小的3D打印机
世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学,由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小,重量约3.3磅(约1.5公斤),造价1200欧元(约1.1万元人民币)。相比于其他的打印技术,这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验,希望能够早日面世。
3) 最大的3D打印
华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力,实现重大突破,研发出全球最大的“3D打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。从理论上说,只要长宽尺寸小于1.2米的零件(高度无需限制),都可通过这部机器“打印”出来。这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加,大大降低了设计与制造的复杂度,让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷,一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。
大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段,其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线,可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线,使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效,再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离,就可以得到原型件或铸模。这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比,大大提升打印效率,打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。
4) 彩印3D打印
2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四种造型方法的装置。其余三种均是使用光硬化性树脂的类型,包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型、从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类型(这种类型的造型材料还可以使用蜡)、向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型。高端机型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK(青色、洋红、黄色、黑色)4种颜色的粘合剂,实现600万色以上的颜色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂)。
5) 3D打印机器人
2013年11月23日,西安电子科技大学展出3D打印机器人,这是一台远程体感控制服务机器人,最主要的功能是照顾老人。很多老人行动不便,有了机器人助手,只要对着摄像头做出手势,机器人就能模仿动作去做家务。
3.  3D打印原理技术
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“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。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3.1 3D立体打印技术:
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。 3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银镀金、橡胶类材料。选择性激光烧结、直接金属激光烧结、熔融沉积成型、立体平版印刷、数字光处理、熔丝制造、电子束熔化成型、选择性热烧结、粉末层喷头三维打印等等。
3.2 专利技术
熔融沉积快速成型(Fused Deposition Modeling,FDM)
光固化成型(Stereolithigraphy Apparatus,SLA)
三维粉末粘接(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)
选择性激光烧结(Selecting Laser Sintering,SLS)[12-13] 
4.  3D打印过程
4.1三维设计
三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
4.2切片处理
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而三维打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
4.3完成打印
三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体,再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。
5.  3D打印限制因素
5.1材料的限制
虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印, 但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外,打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。
研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
5.2机器的限制
3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。
5.3知识产权的忧虑
在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象。
5.4道德的挑战
道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的,如果有人打印出生物器官和活体组织,在不久的将来会遇到极大的道德挑战。
5.5花费的承担
3D打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3D打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众,降价是必须的,但又会与成本形成冲突。
每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍,但相信找到合理的解决方案3D打印技术的发展将会更加迅速,就如同任何渲染软件一样,不断地更新才能达到最终的完善。
6.  3D打印社会评价
3D打印技术是无法应用于大量生产,所以有些专家鼓吹3D打印是第三次工业革命,这个说法只是个噱头富士康为苹果代工生产iPhone已经多年。郭台铭以3D打印制造的手机为例,说明3D打印的产品只能看不能用,因为这些产品上不能加上电子元器件,无法为电子产品量产。3D打印即使不生产电子产品,但受材料的限制,可以生产的其他产品也很少,“即使生产出来的产品,也无法量产,而且一摔就碎。
“3D打印的确更适合一些小规模制造,尤其是高端的定制化产品,比如汽车零部件制造。虽然主要材料还是塑料,但未来金属材料肯定会被运用到3D打印中来,”克伦普说,3D打印技术先后进入了牙医、珠宝、医疗行业,未来可应用的范围会越来越广。2014年11月末,3D打印技术被《时代》周刊为2014年25项年度最佳发明。对消费者和企业而言,这是个福音。仅在过去一年中,中学生们3D打印了用于物理课实验的火车车厢,科学家们3D打印了人类器官组织,通用电气公司则使用3D打印技术改进了其喷气引擎的效率。美国三维系统公司的3D打印机能打印糖果和乐器等,该公司首席执行官阿维·赖兴塔尔说:“这的确是一种巧夺天工的技术。”
7.  3D打印应用领域
7.1海军舰艇
2014年7月1日,美国海军试验了利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件,希望借此提升执行任务速度并降低成本。
2014年6月24日至6月26日,美海军在作战指挥系统活动中举办了第一届制汇节,开展了一系列“打印舰艇”研讨会,并在此期间向水手及其他相关人员介绍了3D打印及增材制造技术。
美国海军致力于未来在这方面培训水手。采用3D打印及其他先进制造方法,能够显著提升执行任务速度及预备状态,降低成本,避免从世界各地采购舰船配件。
美国海军作战舰队后勤科副科长Phil Cullom表示,考虑到成本及海军后勤及供应链现存的漏洞,以及面临的资源约束,先进制造与3D打印的应用越来越广,他们设想了一个由技术娴熟的水手支持的先进制造商的全球网络,找出问题并制造产品.
7.2航天科技
2014年9月底,NASA预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3D打印技术制造。NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。
这款太空望远镜功能齐全,其50.8毫米的摄像头使其能够放进立方体卫星(CubeSat,一款微型卫星)当中。据了解,这款太空望远镜的外管、外挡板及光学镜架全部作为单独的结构直接打印而成,只有镜面和镜头尚未实现。该仪器将于2015年开展震动和热真空测试。
这款长50.8毫米的望远镜将全部由铝和钛制成,而且只需通过3D打印技术制造4个零件即可,相比而言,传统制造方法所需的零件数是3D打印的5-10倍。此外,在3D打印的望远镜中,可将用来减少望远镜中杂散光的仪器挡板做成带有角度的样式,这是传统制作方法在一个零件中所无法实现的。
2014年8月31日,美国宇航局的工程师们刚刚完成了3D打印火箭喷射器的测试,本项研究在于提高火箭发动机某个组件的性能,由于喷射器内液态氧和气态氢一起混合反应,这里的燃烧温度可达到6000华氏度,大约为3315摄氏度,可产生2万磅的推力,约为9吨左右,验证了3D打印技术在火箭发动机制造上的可行性。本项测试工作位于阿拉巴马亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心,这里拥有较为完善的火箭发动机测试条件,工程师可验证3D打印部件在点火环境中的性能。
制造火箭发动机的喷射器需要精度较高的加工技术,如果使用3D打印技术,就可以降低制造上的复杂程度,在计算机中建立喷射器的三维图像,打印的材料为金属粉末和激光,在较高的温度下,金属粉末可被重新塑造成我们需要的样子。火箭发动机中的喷射器内有数十个喷射元件,要建造大小相似的元件需要一定的加工精度,该技术测试成功后将用于制造RS-25发动机,其作为美国宇航局未来太空发射系统的主要动力,该火箭可运载宇航员超越近地轨道,进入更遥远的深空。马歇尔中心的工程部主任克里斯认为3D打印技术在火箭发动机喷油器上应用只是第一步,我们的目的在于测试3D打印部件如何能彻底改变火箭的设计与制造,并提高系统的性能,更重要的是可以节省时间和成本,不太容易出现故障。本次测试中,两具火箭喷射器进行了点火,每次5秒,设计人员创建的复杂几何流体模型允许氧气和氢气充分混合,压力为每平方英寸1400磅。
2014年10月11日,英国一个发烧友团队用3D打印技术制出了一枚火箭,他们还准备让这个世界上第一个打印出来的火箭升空。该团队于当地时间在伦敦的办公室向媒体介绍这个世界第一架用3D打印技术制造出的火箭。团队队长海恩斯说,有了3D打印技术,要制造出高度复杂的形状并不困难。就算要修改设计原型,只要在计算机辅助设计的软件上做出修改,打印机将会做出相对的调整。这比之前的传统制造方式方便许多。既然美国宇航局已经在使用3D打印技术制造火箭的零件,3D打印技术的前景是十分光明的。
据介绍,这个名为“低轨道氦辅助导航”的工程项目由一家德国数据分析公司赞助。打印出的这枚火箭重3公斤,高度相当于一般成年人身高,是该团队用4年时间、花了6000英镑制造出来的。等一笔1.5万英镑的资助确定之后,他们将于今年底在新墨西哥州的美国航天港发射该火箭。一个装满氦的巨型气球将把火箭提升到20000米高空,装置在火箭里的全球定位系统将启动火箭引擎,火箭喷射速度将达到每小时1610公里。之后,火箭上的自动驾驶系统将引导火箭回返地球,而里头的摄像机将把整个过程拍摄下来。
美国国家航空航天局(NASA)官网2015年4月21日报道,NASA工程人员正通过利用增材制造技术制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本,NASA空间技术任务部负责人表示,这是航空航天领域3D打印技术应用的新里程碑。
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。
公司发言人弗拉基米尔·库塔霍夫介绍,公司用两个半月实现了从概念到原型机的飞跃,实际生产耗时仅为31小时,制造成本不到20万卢布(约合3700美元)。
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。这台3D打印机可打印最大零部件尺寸达200×130mm,它可以帮助宇航员在失重环境下自制所需的零件,大幅提高空间站实验的灵活性,减少空间站备品备件的种类与数量和运营成本,降低空间站对地面补给的依赖性。
7.3医学领域
1) 3D打印肝脏模型
日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队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。据称,该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型,有助于术前确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。这种模型是根据CT等医疗检查获得患者数据用3D打印机制作的。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。由于肝脏模型内部基本是空洞,重要血管等的位置一目了然。据称,制作模型需要少量价格不菲的树脂材料,使原本约30万至40万日元(约合人民币1.5万至2万元)的制作费降到原先的三分之一以下。
利用3D打印技术制作的内脏器官模型主要用于研究,由于价格高昂,在临床上没有得到普及。科研团队表示,他们一方面争取到2016年度实现肝脏模型的实际应用,另一方面将推进对胰脏等器官模型制作技术的研发。
2) 3D打印头盖骨
2014年8月28日,46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时,从3层楼坠落后砸到一堆木头上,左脑盖被撞碎,在当地医院手术后,胡师傅虽然性命无损,但左脑盖凹陷,在别人眼里成了个“半头人”。
除了面容异于常人,事故还伤了胡师傅的视力和语言功能。医生为帮其恢复形象,采用3D打印技术辅助设计缺损颅骨外形,设计了钛金属网重建缺损颅眶骨,制作出缺损的左“脑盖”,最终实现左右对称。
医生称手术约需5至10小时,除了用钛网支撑起左边脑盖外,还需要从腿部取肌肉进行填补。手术后,胡师傅的容貌将恢复,至于语言功能还得术后看恢复情况。
3) 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。据了解,这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤,医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过,这次的手术比较特殊的是,医生并未采用传统的脊椎移植手术,而是尝试先进的3D打印技术。
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。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周围的骨骼结合在一起,所以它并不需要太多的“锚定”。此外,研究人员还在上面设立了微孔洞,它能帮助骨骼在合金之间生长,换言之,植入进去的3D打印脊椎将跟原脊柱牢牢地生长在一起,这也意味着未来不会发生松动的情况。
4) 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。
这名女童名为海莉·弗雷泽,出生时左臂就有残疾,没有手掌,只有手腕。在医生和科学家的合作下,为她设计了专用假肢并成功安装。
5) 3D打印心脏救活2周大先心病婴儿
2014年10月13日,纽约长老会医院的埃米尔·巴查博士(Dr.Emile Bacha)医生就讲述了他使用3D打印的心脏救活一名2周大婴儿的故事。这名婴儿患有先天性心脏缺陷,它会在心脏内部制造“大量的洞”。在过去,这种类型的手术需要停掉心脏,将其打开并进行观察,然后在很短的时间内来决定接下来应该做什么。
但有了3D打印技术之后,巴查医生就可以在手术之前制作出心脏的模型,从而使他的团队可以对其进行检查,然后决定在手术当中到底应该做什么。这名婴儿原本需要进行3-4次手术,而现在一次就够了,这名原本被认为寿命有限的婴儿可以过上正常的生活。
巴查医生说,他使用了婴儿的MRI数据和3D打印技术制作了这个心脏模型。整个制作过程共花费了数千美元,不过他预计制作价格会在未来降低。
3D打印技术能够让医生提前练习,从而减少病人在手术台上的时间。3D模型有助于减少手术步骤,使手术变得更为安全。
2015年1月,在迈阿密儿童医院,有一位患有“完全型肺静脉畸形引流(TAPVC)”的4岁女孩Adanelie Gonzalez,由于疾病她的呼吸困难免疫系统薄弱,如果不实施矫正手术仅能存活数周甚至数日。
心血管外科医生借助3D心脏模型的帮助,通过对小女孩心脏的完全复制3D模型,成功地制定出了一个复杂的矫正手术方案。最终根据方案,成功地为小女孩实施了永久手术,现在小女孩的血液恢复正常流动,身体在治疗中逐渐恢复正常。
6) 3D打印制药
2015年8月5日,首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美国食品药品监督管理局(FDA)上市批准,并将于2016年正式售卖。这意味着3D打印技术继打印人体器官后进一步向制药领域迈进,对未来实现精准性制药、针对性制药有重大的意义。该款获批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知识产权的ZipDose3D打印技术。
通过3D打印制药生产出来的药片内部具有丰富的孔洞,具有极高的内表面积,故能在短时间内迅速被少量的水融化。这样的特性给某些具有吞咽性障碍的患者带来了福音。
这种设想主要针对病人对药品数量的需求问题,可以有效地减少由于药品库存而引发的一系列药品发潮变质、过期等问题。事实上,3D打印制药最重要的突破是它能进一步实现为病人量身定做药品的梦想。
7) 3D打印胸腔
最近科学家们为传统的3D打印身体部件增添了一种钛制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔
这些3D打印部件的幸运接受者是一位54岁的西班牙人,他患有一种胸壁肉瘤,这种肿瘤形成于骨骼、软组织和软骨当中。医生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨,以此阻止癌细胞扩散。
这些切除的部位需要找到替代品,在正常情况下所使用的金属盘会随着时间变得不牢固,并容易引发并发症。澳大利亚的CSIRO公司创造了一种钛制的胸骨和肋骨,与患者的几何学结构完全吻合。
CSIRO公司根据病人的CT扫描设计并制造所需的身体部件。工作人员会借助CAD软件设计身体部分,输入到3D打印机中。手术完成两周后,病人就被允许离开医院了,而且一切状况良好。
8) 3D血管打印机
2015年10月,我国863计划3D打印血管项目取得重大突破,世界首创的3D生物血管打印机由四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制问世。
该款血管打印机性能先进,仅仅2分钟便打出10厘米长的血管。不同于市面上现有的3D生物打印机,3D生物血管打印机可以打印出血管独有的中空结构、多层不同种类细胞,这是世界首创。
7.3房屋建筑
2014年8月,10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用,作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”,按照电脑设计的图纸和方案,经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成,10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。
2014年9月5日,世界各地的建筑师们正在为打造全球首款3D打印房屋而竞赛。3D打印房屋在住房容纳能力和房屋定制方面具有意义深远的突破。在荷兰首都阿姆斯特丹,一个建筑师团队已经开始制造全球首栋3D打印房屋,而且采用的建筑材料是可再生的生物基材料。这栋建筑名为“运河住宅(Canal House)”,由13间房屋组成。这个项目位于阿姆斯特丹北部运河的一块空地上,有望3年内完工。
在建中的“运河住宅”已经成了公共博物馆,美国总统奥巴马曾经到那里参观。荷兰DUS建筑师汉斯·韦尔默朗(Hans Vermeulen)在接受BI采访时表示,他们的主要目标是“能够提供定制的房屋。”
2014年1月,数幢使用3D打印技术建造的建筑亮相苏州工业园区。这批建筑包括一栋面积1100平方米的别墅和一栋6层居民楼。这些建筑的墙体由大型3D打印机层层叠加喷绘而成,而打印使用的“油墨”则由建筑垃圾制成。
2015年7月17日上午,由3D打印的模块新材料别墅现身西安,
建造方在三个小时完成了别墅的搭建。据建造方介绍,这座三个小时建成的精装别墅,只要摆上家具就能拎包入住。
7.4汽车行业
2014年10 月10日,世界首款3D打印汽车终成现实,这辆由“本地汽车”公司打造的3D打印汽车只有两个座位,名字叫“斯特拉迪”,它的制作周期为44个小时,并且最高时速可以达到80公里每小时。“斯特拉迪”全身是碳纤维及塑料,利用“3D打印技术”制造而成。据悉,全车只使用了40个零件,且依靠电动能源,充一次电花费3.5小时,可以行驶大约100公里
7.5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,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。
这款笔记本电脑名为Pi-Top,将会到2015年五月才会正式推出。但是,通过口耳相传,它现在已在两周内累计获得了7.6万英镑的预订单。
7.6服装服饰
许多女人深知,遇到一件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印机制作的衣服,可谓是解决女人们挑选服装时遇到困境的万能钥匙。一个设计工作室已经成功使用3D打印技术制作出服装,使用此技术制作出的服装不但外观新颖,而且舒适合体。
这件裙子价格为1.9万人民币,制作过程中使用了2,279个印刷板块,由3316条链子连接。这种被称作“4D裙”的服装,就像编织的衣服一样,很容易就可以从压缩的状态中舒展开来。创始人之一,并担任创意总监的杰西卡回忆说这件衣服花费了大约48个小时来印制。这家位于美国马萨诸塞州的公司还编写了一个适用于智能手机和平板电脑的应用程序,这有助于用户调整自己的衣服。使用这个应用程序,可以改变衣服的风格和舒适性。
7.7无影高跟鞋
2015年8月27日,深圳美女创客SexyCyborg发明了“无影高跟鞋”。它里面是空的,可以装进去一套安全渗透测试工具包。“无影高跟鞋”足以令一些美女级黑客轻松攻破某些企业或政府机构的防御,获取到有价值的重要信息。每只鞋里面都有一个抽屉,使用者不用脱鞋就能把它拿下来。然后再把一套渗透测试套件装进去,其中的部件都是黑客用的装备。
7.8美容护肤
3D打印技术未来也可能会帮助爱美人士进行整容,说不定未来最有效果的青春痘的治疗方法就是通过3D打印技术来实现呢!不仅青春痘,包括祛斑、美白等领域都有希望使用到3D打印技术的!

7.9音乐行业

为了探索3D打印机更多的应用,Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上,Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO,而且作为一个表演项目,它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是:该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行,声音的音调决定速度,从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨,它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。

7.10文物行业

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。

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传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊像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。

7.11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。

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。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。

7.12食品产业

2013年5月22日,NASA已选中总部位于得克萨斯州的系统和材料研究公司,向其投资12.5亿美元,研发能为宇航员制造“营养可口”食品的3D打印机。

3D食物打印机的概念设计方案中,打印机的“墨盒”——也就是装载食物的部分使用寿命长达30年。这款产品的实验版本已经可以成功“打印”巧克力,而比萨饼将是它未来几周内的下一个目标。据透露,食物打印机制造比萨饼的步骤如下:首先,打印一层面饼,并在打印的同时烤好;然后机器会将使用装载番茄的“墨盒”和水、油混合,打印出番茄酱。最后将酱料和奶油打印在比萨饼的表面。一位名叫Luiza Silva的学生就设计了一个3D概念打印机Atomium,它能够打印分子级的材料,几乎能够打印各种形状。如果这个概念得以实现,它将会改变我们与食物间的关系。Atomium的工作原理是这样的:用户事先注册基本信息,比如医疗数据(对什么过敏等)和饮食偏好等。然后,用户可以简单勾画出他们喜欢的形状类型,Atomium就会分析这些指令并创造出相应的食物。西班牙巴塞罗那的自然机器公司向市场推出首款3D食物打印机Foodini,像是将食物打印出来一样制作出甜品、汉堡、面包、巧克力或意大利面。自然机器公司对于这款特殊“打印机”的销售前景十分乐观。

8.  3D打印重要事件
2013年9至12月,日本横滨某大学职员居村佳知(28岁)用家里的电脑和3D打印机制作出树脂材料的枪支部件,并组装成两把手枪。
2013年11月,涉案男子居村佳知在社交网络上称“虽然已经依照《枪刀法》进行了改造,但仍有被警察搜查的风险,可这是有意义的行为”、“我要进行日本第一把6连发3D打印左轮手枪的试射”,暗示将公布试射视频。居村随后在视频网站上传了自制左轮手枪的射击视频。神奈川警方2014年掌握这些线索后,随即对其展开了调查。
2014年4月居村佳知在家中持有这些枪支。
2014年10月20日,日本横滨地方法院对前大学职员居村佳知(28岁)被控违反《枪刀法》和《武器等制造法》用3D打印机自制手枪案做出判决,判处被告有期徒刑两年。检方求刑3年零6个月。检方在总结陈词中指出,被告在网上公开枪支制造方法和3D数据,滥用3D打印机可能会从根本上颠覆通过枪支管制维护的社会治安,“刑事责任重大”。辩方则表示“被告并未意识到自己违法”,要求判处缓刑。
9.  3D打印发展方向
9.1标准和标准的制定机构
当一间实验室作出了图纸,需要拿出来共享时,会发现有太多的格式和标准了,因此,3D 打印原型机这个领域看起来像是野蛮生长,毫无标准。
9.2开源的设计、配置和软件
当有了统一的标准后,3D 打印行业将会迎来开源。现在,太多的团队注重提高自己的3D 打印水平,在自我的闭环中发展。实际上,行业需要设备和软件的开源,在统一的标准下产生更多有用、高效、开放的创新。
9.3原型机实验室
原型机打印并不受到重视,所以现在很多医疗器械商都是在一个脏乱、布满灰尘的地方放置打印设备。其实,现在已经有商业化运营的3D 打印实验室,来帮助这些企业打印出质量更高的原型机。
10. 3D打印机的功能
10.1速度快,时间短,质量高
10.2成本低省钱省力省料更快更环保
10.3外形美更美观更环保
10.4太空梦就地取材批量打印
10.5不同的颜色和硬、软、不透明或透明塑料一次将原型完整的打印。
10.6支持任何颜色、透明度和硬度。此外颜色纹理可以通过从CAD工具导入VRML文件实现充分完整地加载。
10.7能够制作生产工具、模具、教学、医学、等等用具及其他模型,真正将3D打印的多功能应用推向新的高度。

    11.  3D打印操作流程

三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的,
使用3D打印机的流程是:
a. 轻点电脑屏幕上的“打印”按钮,一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上,它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。
b. 而在3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。
12.  3D打印的主要特点
12.1 3D打印带来了世界性制造业革命,以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现,而12.2 3D打印机的出现,将会颠覆这一生产思路,这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题,任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。
12.3 3D打印无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体, 从而极大地缩短了产品的生产周期,提高了生产率。尽管仍有待完善,但3D打印技术市场潜力巨大,势必成为未来制造业的众多突破技术之一。
12.4 3D打印使得人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机,工厂也在进行直接销售。科学家们表示,三维打印机的使用范围还很有限,不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。
12.5 3D打印技术对美国太空总署的太空探索任务来说至关重要,国际空间站现有的三成以上的备用部件都可由这台3D打印机制造。这台设备将使用聚合物和其他材料,利用挤压增量制造技术逐层制造物品。3D打印实验是美国太空总署未来重点研究项目之一,3D打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性,同时由于不必从地球运输,可降低太空任务成本。
13.  3D打印故障排除
13.1翘边
首先调节平台下旋钮使平台降至最低 然后打印机选择设置中的平台校准;然后在每次喷头下降到校准点时 调节对应平台角的旋钮使平台刚好与喷头接触;照此方法将四个平台角校准一遍 然后进行第二次校准 这次不需要降低平台只需要对喷头和平台间的距离进行微调使之完美贴合(如果刚刚好就不要调节)然后确认机器重启大功告成;
13.2喷头堵塞
通过操作软件把喷头关闭,再移开喷头离开打印中的模型;
把原料从喷头上扒开,防止进一步堵塞;
把喷嘴残留的塑料清走;
开启喷头工作,等喷头里面的塑料融化后会自动喷出;
从新把塑料耗材插上喷头;
3D打印机搁置时
① 平台清理
找一块不掉毛的绒布,在上面加上一点点外用酒精或者一些丙酮指甲油清洗剂,轻轻的擦拭,就可将平台清理干净了。
② 喷嘴内残料清理
先预热喷头到220℃左右,然后用镊子慢慢将里面的废丝拔出来,或者拆下喷嘴进行彻底清理。
③ 其他清理
将3D打印机机箱下面的垃圾收拾干净,给缺油的部件做好润滑,用干净的布将电机、丝杆等组件上面的油污擦拭干净。
做好以上几点清理后,将机器遮盖好后便可长期存放。设备日常使用过程中,养成良好的保养习惯可延长它的使用时间。

14.  3D打印发展现状
14.1价格因素
大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右,一些国内研发的产品价格2000~20000元。但是据3D打印机代理商透露,国产的3D打印机虽然价格低,但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说,由于仅能打印塑料产品,因此使用范围非常有限,而且对于家庭用户来说,3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前,人们必须会懂得3建模,然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式,最后再进行打印。
14.2原材料
3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料,两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是,这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比,还相差甚远。不仅如此,这些材料的价格便宜的几百元一公斤,最贵的要四万元左右。
14.3风险成本
如同核反应既能发,又能破坏一样。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧,而未来的发展也会令不少人担心。如果什么都能彻底复制,想到什么就能制造出什么,听上去很美的同时,也着实让人恐惧。
14.4  3D打印悖论
3d打印是一层层来制作物品,如果想把物品制作的更精细,则需要每层厚度减小;如果想提高打印速度,则需要增加层厚,而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品,同传统的大规模工业生产相比,没有成本上的优势,尤其是考虑到时间成本,规模成本之后。
14.5行业标准
21世纪3D打印机生产商是百花齐放。 3D打印机缺乏标准,同一个3D模型给不同的打印机打印,所得到的结果是大不相同的。此外,打印原材料也缺乏标准,2012-2013年3D打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料,这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解,毕竟普通打印机也走这一模式,但3d打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别,这让材料生产商很难进入,研发成本和供货风险都很大,难以形成产业链。
14.6工序问题
很多人可能以为3D打印就是电脑上设计一个模型,不管多复杂的内面,结构,摁一下按钮,3D打印机就能打印一个成品。这个印象其实不正确。真正设计一个模型,特别是一个复杂的模型,需要大量的工程,结构方面的知识,需要精细的技巧,并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例,如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑,打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。媒体将3D打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需要一些后续工艺:或打磨,或烧结,或组装,或切割,这些过程通常需要大量的手工工作。
14.7健康危害
3D打印技术日渐普及,应用于医学、建筑和军事等范畴,甚至开始家用化。但该技术在逐渐被广泛应用的同时,危害也日趋暴露出来。家用3D打印机在室内运作时,会释放大量有毒超微细粒子(UFP),有害程度相当于吸食香烟,影响人体健康。市面上的3D打印机首先将塑料加热,然后通过喷嘴喷出,造出设计模型。这过程类似工业生产,会释出有毒物质,但一般家用者不会使用防护装备。微粒会在空中飘浮,容易被人吸入肺部甚至脑部,过度积聚可能会引发肺病、血液及神经系统疾病,甚至导致死亡。研究员测试五款市面热销的3D打印机,发现它们释放的超微细粒子数量惊人。例如,以PLA聚合物作低温打印,最低每分钟释放二百亿微粒;在高温下以其他物料打印,每分钟释放的微粒更可多达二千亿粒。这些3D打印机的微粒释放量,有如在室内开火炉、烧香味蜡烛或燃烧香烟。
14.8缺乏设计
都说3D打印能给人们巨大的生产自由度,能生产前所未有的东西。可直到2012年,这种“杀手”级别的产品还很少,几乎没有。做些小规模的饰品,艺术品是可以的,做逆向工程也可以的,但要谈到大规模工业生产,3D打印还不能取代传统的生产方式。如果3D打印能生产别的工艺所不能生产的产品,而这种产品又能极大提高某些性能,或能极大改善生活的品质,这样或许能更快的促进3d打印机的普及。可2012-2013年3D打印机这方面并不尽如人意。
15.  3D打印政策引领
2015年8月23日,中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持国务院专题讲座,讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。