3d打印機科技論文
3d打印機科技論文
3D打印機以數(shù)字模型文件為基礎，通過利用粉末狀的塑料及金屬等可粘合材料，采取逐層打印的方式來構(gòu)造物體。下面是小編為大家精心推薦的3d打印機科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
3d打印機科技論文篇一
3D打印機及其工作原理
【摘 要】3D打印機以數(shù)字模型文件為基礎，通過利用粉末狀的塑料及金屬等可粘合材料，采取逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印機依托多種尖端技術，提供了廣闊的打印空間。本文對3D打印機的工作原理進行簡單分析，探討3D打印機的發(fā)展。
【關鍵詞】3D打印;打印技術;工作原理;3D打印機;發(fā)展
引言
3D打印機是意大利發(fā)明家恩里科.迪尼發(fā)明的新型打印機。恩里科.迪恩用3D打印機打印了一棟完美的建筑。不僅如此，3D打印機甚至可以在航天器中為宇航員提供需要的任何形狀物品。3D打印機屬于快速成形技術的一種，是科技發(fā)展及技術進步的重要表現(xiàn)形式。
1 3D打印技術概述
3D打印技術是通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實體的技術，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術不同，因此又稱為添加制造。作為一種綜合性應用技術，3D打印技術綜合了數(shù)字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，具有很高的科技含量。3D打印機是3D打印的核心裝備。它是集機械、控制及計算機技術等為一體的復雜機電一體化系統(tǒng)，主要由高精度機械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。此外，新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是3D打印技術體系的重要組成部分。 目前，3D打印技術主要應用于產(chǎn)品原型、模具制造，以及藝術創(chuàng)作、珠寶制作等領域，替代這些領域傳統(tǒng)依賴的精細加工工藝。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程與醫(yī)學、建筑、服裝等領域，3D打印技術的引入也為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
2 3D打印機及其工作原理
2.1 3D打印機的工作原理
3D打印機的工作原理其實很簡單，通俗地說，首先在電腦上設計一個完整的三維立體模型(也成為計算機輔助性設計)，然后把膠體或粉末等“打印材料”裝入打印機，再將打印機與電腦相連接，就可以通過電腦控制把“打印材料”和三維立體模型一層層地疊加，最終把計算機上的藍圖變成實物。這種通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出三維對象的3D打印技術是疊加式制造工序的一種形式，與傳統(tǒng)的疊加式制造工序相比，其具有速度快、價格便宜等優(yōu)點。在Windows網(wǎng)絡或工作站上運行的打印設備軟件可以讀取大部分的3D文件格式計算機輔助設計繪圖數(shù)據(jù)。這種軟件的作用就是將數(shù)據(jù)傳輸至3D打印設備，從而控制印刷頭的移動與材料輸出。在3D打印設備工作時，塑性模型材料細絲與可溶性支撐材料將被加熱至半液體狀態(tài)，然后通過擠壓頭輸出，精確地沉積成極其細微的分層。分層的厚度范圍在0.005英寸至0.013英寸(即0.127毫米至0.33毫米)，具體數(shù)值取決于打印設備性能。
印刷頭只沿水平方向或垂直方向移動，模型與支撐材料將自低而上地構(gòu)造，壓盤根據(jù)實際情況上下移動。在構(gòu)造模型時，有了支撐材料(圖中褐色部分物件)的承托，模型的懸掛部分能夠順利完成材料沉積，此外，支撐材料還有助于構(gòu)造結(jié)構(gòu)復雜的模型，如嵌套結(jié)構(gòu)，以及具有移動部件的多重組件。打印工作完成后，可以將模型置于水中，支撐材料將會自行溶解，如果需要，還可以為模型涂上顏料，或者進行其它處理。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。
2.2 3D打印機可以打印的物品。
3D打印機能夠打印自行車、汽車、電控飛行器，手槍、衛(wèi)星零部件……。美國3D打印服務提供商已經(jīng)“打印”了75萬種產(chǎn)品，使用的材料包括塑料、不銹鋼、銀、陶瓷和玻璃等，數(shù)量之多令人驚嘆。如今，3D打印技術正計劃被用于各種武器裝備，如水面艦艇、潛艇和戰(zhàn)機的設計制造。據(jù)報道，美軍已經(jīng)開始測試3D打印技術，建立起移動遠征實驗室，實際上是一個數(shù)字加工工作室。該實驗室是一個20英尺的標準集裝箱，其中裝備了3D打印機、計算機輔助銑削機、激光切割器、等離子切割器和水刀等。此外，該實驗室還包含發(fā)電機、空調(diào)系統(tǒng)及衛(wèi)星通訊設備。ELM實驗室造價280萬美元，這其中不包含設計和運行人員的工資。
(1)世界首款3D軍用打印機。3D軍用打印機又稱“三維打印機”，是由計算機輔助設計數(shù)據(jù)，通過成型設備以材料累加的方式，制成實物模型的制造技術。它通過電子制圖、遠程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術，使特定金屬粉或記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示一層層疊加起來，最終制造出實物。
(2)世界首款3D打印軍用汽車。世界首款3D打印軍用汽車，4500公里油耗38升。這款汽車擁有3個車輪，動力7馬力，并且采用的是后輪驅(qū)動的方式，預計將會在2015年正式上路。
(3)世界首款3D打印軍用手槍。近日，一家美國公司利用3D打印技術，成功造出AR-15半自動步槍的彈匣及其他部件。不久后，這家公司又在互聯(lián)網(wǎng)上公布，首款名為“解放者”的3D打印手槍試射成功。據(jù)報道，這款3D金屬手槍，已經(jīng)成功發(fā)射了50發(fā)子彈，且多次擊中30公尺外的靶心。
(4)世界首款3D打印直升機起落架。目前，世界強國都希望用3D打印技術來制造直升機的起落架。他們針對電動車的開發(fā)，帶來新的電池技術，可減少電池尺寸，延長電池壽命;他們研發(fā)分散式供暖技術，預計三年后實驗成功……3D打印越來越牛，它已經(jīng)可以打印出直升機上用的鈦合金零部件
(5)3D打印衣服。在3D打印時代，人人都是設計師。3D打印的好處在于只要能畫出圖，就能成真，這種技術也逐漸成為當今潮流思維的重要環(huán)節(jié)，對時尚服裝起到了一定的推動作用。在世界各地的時裝周上，就曾展示出多款3D打印制作的服裝，這種節(jié)約成本和時間的設計生產(chǎn)方式，值得服裝設計界廣泛關注和思考。
2.3 3D打印技術所依托的關鍵技術
3D打印技術需要依托多個學科領域的尖端技術，主要包括以下方面：信息技術，即要有先進的設計軟件及數(shù)字化工具，輔助設計人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動分析出打印的工序，自動控制打印器材的走向;精密機械，即3D打印技術以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對打印設備的精準程度、穩(wěn)定性有較高的要求;材料科學，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學性質(zhì)。
3 3D打印機未來的發(fā)展趨勢
隨著3D打印技術的不斷突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不斷提高，其技術在不斷優(yōu)化，應用領域在不斷擴展，特別是圖形藝術領域的潛力，三維的概念模型能更好地傳達制作者的想法或解決方案，一張圖可以勝過幾百甚至上千個文字的描述。專業(yè)人士堅信個性化或定制化的3D打印可以將一個所想象的三維模型即時擺在眼前，能夠快速改進產(chǎn)品，增長幅度將超過想象，將會改變社會各種應用的未來。
3D打印技術將淘汰傳統(tǒng)生產(chǎn)線，縮短制作周期，大大減少生產(chǎn)廢料，所需原材料用量將減少到原來的幾分之一。3D打印不僅節(jié)約成本，提高制作精度，也將彌補傳統(tǒng)制造的不足，并將在民用市場迅速崛起，從而開啟制造業(yè)的新紀元，為印刷工業(yè)帶來新的機遇。
4 結(jié)束語
3D打印機的應用，縮短產(chǎn)品制作周期，同時也能夠提高產(chǎn)品材料利用率。隨著3D打印技術越來越成熟，在不久的未來，3D打印將對人類的生活造成沖擊，為人類發(fā)展增添新的技術支持。
參考文獻：
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[2]徐秉君.3D打印機――打造未來世界[J].科技創(chuàng)新與品牌，2013(8).
3d打印機科技論文篇二
3D打印機的運用與發(fā)展
[摘 要]隨著科技的發(fā)展，在當前社會中，很多全新的資源及技術都得到了越來越廣泛的應用。其中，3D打印技術是一項較為新興的快速成型技術。3D打印技術也叫做增材制造技術，具有較高的先進性。因此，在社會各個領域中，3D打印機的運用和發(fā)展，都取得了十分良好的效果，極大的提高了各個領域中的工作效率，對社會經(jīng)濟的發(fā)展水平也有著重要的促進作用。
[關鍵詞]3D打印機 運用 發(fā)展
中圖分類號：TS85 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2016)05-0361-01
前言：在3D領域當中，3D打印機是一種實現(xiàn)快速成型技術的機器，基于數(shù)組模型文件，可將粉末狀的塑料、金屬等可黏合材料，利用逐層打印的方式，對物體模型進行構(gòu)造。與傳統(tǒng)打印機相比，3D打印機最大的不同之處就是打印材料的不同，3D打印機當中采用的，都是待制品的原材料。作為一種累計制造技術，3D打印可以在很多不同的領域當中進行應用，并且都能夠取得較為良好的應用效果。
一、3D打印機的原理
3D打印機也叫做三維打印機。在實際應用中3D打印機能夠根據(jù)實際需求，利用3D輔助設計軟件打印制造出三維立體的實際物體。3D打印機可以使用塑料、金屬、蠟、橡膠等多種不同的原料，并且利用這些原料直接打印出三維立體模型，同時也能夠根據(jù)人們的要求，打印出各種不同形狀的物體。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術不同的是，3D打印機能夠連續(xù)的創(chuàng)建物理層，因而屬于添加劑制造技術的范疇。而相比于其它的添加劑制造技術，3D打印機的運行速度更快、易用性更好、成本更低。在實際應用中，首先利用計算機建模軟件對相應的三維模型進行構(gòu)建[1]。在第一構(gòu)建體中，根據(jù)具體要求和一定的規(guī)律，離散有序序列單位，在Z方向上離散到一定的厚度，從而將原有的三維CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾蓪悠?。在每個層片中，將相應的處理參數(shù)輸入，并且通過系統(tǒng)輪廓信息，生成相應的數(shù)控代碼。將打印出的各個片層進行連接，從而形成了3D模型。
二、3D打印機的運用
在3D打印機當中，應用了激光技術、融容沉積技術、CAD技術、材料科學技術、光化學技術等多種先進技術，在建筑設計、醫(yī)療用品設計、工業(yè)設計、產(chǎn)品設計等方面都有著十分廣泛的應用。利用3D打印機能夠快速的得到立體實物模型，從而為CAD設計模型的修訂和優(yōu)化提供便利。目前，在醫(yī)療、航天、機械制造、建筑、工業(yè)等諸多領域當中，3D打印機都得到了良好的應用，甚至在一些工藝品制造、精密器械設計等方面，3D打印機也發(fā)揮出了十分良好的應用效果。
具體來說，3D打印機能夠直接打印出金屬鑄件的模型、圖案、插件。在醫(yī)療方面，利用患者自身的細胞，3D生物打印機能夠利用一層層的生物構(gòu)造塊，對真正的活體組織進行制造，打印出軟骨組織、骨骼、皮膚等。在曲面異型建筑當中，利用3D打印機，能夠迅速的制作出很多精密構(gòu)件的準確模型，從而極大的提高了建筑模型制作水平。只要提供充足的參數(shù)，3D打印機還能夠制造出一棟完整的建筑物[2]。對于地理空間方面的GIS數(shù)據(jù)，可以利用3D打印機進行轉(zhuǎn)換，從而形成城市沙盤或景觀模型。此外，3D打印機能夠有效的融合抽象概念與現(xiàn)實世界，將很多想象中的物體轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵈嬖诘牧Ⅲw模型。利用三維數(shù)據(jù)、三維動畫、電子游戲等方面的設計要求，能夠?qū)⑾胂笾械男蜗蠛臀矬w打印出來，使之轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵈嬖诘奈矬w。
三、3D打印機的發(fā)展
在日常生活中，3D打印機具有十分良好的發(fā)展前景。其中，醫(yī)療領域是一個十分重要的領域。利用3D生物打印機，能夠針對不同人體打印出各種器官，例如肌肉、皮膚等簡單的活體組織器官。而在未來的發(fā)展中，更加復雜的身體器官，諸如心臟、肝臟、腎臟等，也很有可能通過3D打印機實現(xiàn)[3]。利用3D打印機還能夠打印出各種精細的工件，例如，我們公司―廣州市想現(xiàn)電子科技有限公司(3Dgreat)制造出一系列的FDM，DLP等各種工業(yè)級的3D打印機，人們只要把三維立體圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過切片軟件讀取后連接到打印機中，就能夠打印出任何自己想要的形狀。在教育教學當中，3D打印機也正在發(fā)揮著越來越大的作用。教師在教學當中，利用3D打印技術的演示教學，能夠極大的提升和開發(fā)學生的創(chuàng)造力。同時，在歷史、科學等課程教學當中，可以利用3D打印機制作一些文物、化石等模型向?qū)W生進行展示。在生物、醫(yī)學等專業(yè)教學中，還可以利用3D打印機打印出分子、蛋白質(zhì)等模型，可從而讓學生更加直觀的學習和掌握知識。
科技領域是3D打印機未來發(fā)展中的一個主要方向。例如，在2014年，國際制造技術展覽會上曾經(jīng)展出了一輛3D打印汽車，該車的整個車身、機器、零部件等都是利用3D打印機實現(xiàn)的，并且能夠正常的駕駛和運行。利用一種新型的3D打印機，目前已經(jīng)能夠打印出飛機引擎等先進的設備，該技術對于飛機制造成本的降低，以及飛機運行燃油的節(jié)省都有著很大的意義[4]。利用3D打印機，還能夠打印出飛機上很多精密的零件。而在打印過程中，可以采用很多性能材質(zhì)良好的輕金屬，因而使打印出的零件能夠直接應用在飛機制造當中。在動漫藝術領域，3D打印機的發(fā)展前景也十分廣闊，例如，在迪斯尼大型動畫電影《超能陸戰(zhàn)隊》當中，就大量的應用了3D掃描、3D打印等技術。而在《通靈男孩諾曼》當中，對于角色任務的面部表情，也是通過3D打印技術實現(xiàn)的。
結(jié)論：3D打印技術作為當前社會中一種新興的技術，具有很多方面的優(yōu)勢和特點。在很多不同的領域當中，3D打印機都能夠進行良好的應用，并且在眾多實踐當中都取得了較為理想的效果。通過3D打印機，能夠?qū)崿F(xiàn)很多傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的技術。因此，在未來的發(fā)展中，3D打印機在生活、藝術、醫(yī)療、科技等領域當中，都具有十分廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻
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[4] 劉翠，胡小強，蔣逸皇.3D打印技術及其在職業(yè)教育領域中的應用[J]. 電子制作，2014，06：90-91.
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