3D打印论文Word格式.docx
《3D打印论文Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《3D打印论文Word格式.docx(10页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
……………(宋体小四)………………………………7
3.×
二、×
……………(宋体小四)………………………………8
…………(宋体小四)………………………………8
……………(宋体小四)…………………………10
……………(宋体小四)……………………………11
…………(宋体小四)……………………………13
……………(宋体小四)……………………………13
……………(宋体小四)……………………………14
……………(宋体小四)……………………………15
结论……(宋体小四)…………………………………………………………16
致谢…(宋体小四)……………………………………………………………17
参考文献……(宋体小四)…………………………………………………………18
3D打印及其进展阻碍
[摘要]3D打印是一种新兴的快速成型技术,最近几年来普遍传播,备受关注,被誉为“第三次工业革命”核心技术。
本文介绍了3D打印原理,深切说明了现时期3D打印还存在技术不成熟、精度不高、材料受限、消费高等不足问题。
但随着3D打印技术的快速进展,它必将对很多行业领域有所冲击,专门是医疗界、食物行业、传统机械加工和模具等必然会受到专门大的阻碍。
[关键词]3D打印快速成型技术限制阻碍
引言
从3D打印技术诞生于20世纪80年代后期至今,3D打印技术愈来愈成熟,被誉为“第三次工业革命”核心技术。
专门是近两年,国内开始兴起3D打印热潮,开始了一些关于3D打印研究。
现在,国内也有3D打印机生产企业,淘宝也开始售卖3D打印产品。
就在本月,南京3D打印研究院通过自主研发的3D食物打印机成功打印出集艺术与口感于一体的巧克力。
为了扩大3D打印技术的阻碍,为了让更多的人了解3D打印最新研究状况和以后对某些行业的阻碍,故撰写此文供大伙儿阅读。
本文第一对简单介绍了3D打印和其原理,再分析现身的不足的地方,最后在能克服其自身不足的情形下分析了3D打印对各行业的阻碍。
受材料等要紧因素的阻碍,3D打印技术目前存在在很多不足和进展限制,故3D打印的魅力就在于其受到的限制,一旦3D打印技术冲破了这些限制,其潜力也就暴发出来。
一、3D打印简介
3D打印(3Dprinting),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黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
通俗点讲,3D打印是一种再也不需要传统的刀具、夹具和机床就能够够打造任意形状,依照零件或物体的三维模型数据,通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。
3D打印,作为一项综合性应用技术较强的还不太成熟的技术,它综合了机电操纵技术、材料科学与化学技术、信息技术、数字建模等多多方眼前沿技术,科技含量高。
3D打印机,作为3D打印打印的核心设备,集机械、操纵及运算机等为一体,由数控系统、成型环境和高精度机械系统等组成。
目前,3D打印技术要紧应用于产品模型、艺术创作等领域,由于技术和材料等一系列条件的限制,3D打印技术还为完全进军机械和医学等行业,随着技术的完善和材料的研发,3D打印必然会以第三次工业革命的领军角色掀起革命热潮。
二、3D打印原理
3D打印技术是以运算机三维设计模型为蓝本,用软件将其离散分解成若干层平面切片,然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。
三、目前3D打印的不足
(一)、技术不成熟
从2010年显现商业3D打印机至今,3D打印技术越见成熟,目前市场上的快速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等,但3D打印技术尚未达到完全成熟时期。
很多快速成型技术有待研发,现有技术有待完善。
例如SLS粉体成型之优势是硬度高,可是韧性只有注塑件的十分之一。
第二,目前3D打印机打印的产品有必然的整体大小限制而且3D打印机打印产品起连接作用的零部件有必然的厚度限制,当其厚度小到无法经受内应力时,连接部份便会断裂。
最后,3D打印技术的推行应用不普遍也是其技术不成熟的表现之一。
只有少数企业少数人材把握了这项新生技术,致使其3D打印的研发工作很难比较全面展开。
(二)、精度有待提高
3D打印以“每层叠加”为加工方式,这对打印设备的精准度和稳固性要求极高,一旦有一层显现问题,整个产品就会变形。
美国Solidscape公司是全世界最大的3D打印技术服务商Stratasys旗下子公司,是全世界最高精度3D打印机制造商。
其拥有全世界最高精度的3d打印机Solidscape。
Solidscape最小层厚能够达到μm,表面精度达到μm,分辨率达到5000*5000*8000dpi。
该达到全世界最高精度和特有的特性3D打印产品,能够100%实现铸造。
但高精度3D打印机只存在于实验产品中,还为完全推出,目前普遍存在于市场的3D打印机的精度只有,很难知足某些饰品的精度需求。
(三)、材料受到限制
用于3D打印的原材料较为特殊,必需能够液化、丝化、粉末化,打印后又能从头结合起来,材料工艺要求极高,现有3D打印材料种类较少,故限制了3D打印技术的应用推行。
尽管现有各类颜色原材料以丰硕产品外观,但仍然无透明材料知足产品视觉要求。
另外材料的性能要求远远知足不了某些产品的需要,例如航空零配件,即便能够打印出该零配件,但因为材料缘故,所得产品的性能远远达不到航空要求。
快速成型材料大体上能够分为高分子材料和金属材料两大类,高分子材料如光敏树脂、ABS、PC、尼龙粉、石膏粉、蜡等,是目前主流的快速成型材料。
金属材料受快速成型工艺的局限及材料本身的限制,应用并非普遍;
以后,金属材料可能会在应用中表现它的优势,可能会有更多的金属加工工艺及金属材料显现。
(四)、3D打印消费高
如前面所说,用于3D打印的原材料较为特殊,必需能够液化、丝化、粉末化,打印后又能从头结合起来,材料工艺要求极高,故材料本钱很高。
相关数据表明,打印一个一次性纸杯大小的产品,整个耗材价钱达到100到200元,一样消费者难以经受,从材料本钱角度看,3D打印产品难以替代现规模经济生产方式下的产品。
目前,全世界还为形成比较完成的3包括材料制备、相关软件、工艺、装备、治理及创意服务和应用的相关产业链,能够完成相关服务的企业少之又少!
有能力生产3D打印机和3D打印的原材料的企业相对较少,故得花费巨资购进3D打印机和相关材料,但因为设备技术不太成熟,3D打印机罢工成了常有情形,维修3D打印机的人材更少,故维修费之高也阻碍了3D打印消费。
目前,3D打印产品要紧为模型和饰品等低消费产品,因为自身种类的限制和价钱之高,因此难以通过产品扩大3D打印产品的市场,因此,3D打印要紧仍是处在实验室进行相关研发工作。
四、3D打印进展应用及阻碍
(一)、进军医疗界
在医疗界,3D打印技术要紧应用在外科手术中。
需器官移植的患者身上,可为其“量身打造”所需器官,无需担忧排异反映。
而打印一个人体心脏瓣膜,只需要价值10美元的高分子材料。
2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞第一次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
2015年5月,国内第一个有效型3D打印假肢诞生,通过反复的设计和试用,最终那位5岁小男孩借助假肢能够完成一些大体动作,目前已经能够操纵自行车把手驾驶自行车。
牙病是人群中普遍存在的,通过3D打印打印牙齿能够帮忙患者正常进食。
当前,尽管医疗界中的3D打印技术能给患者带来专门大的帮忙,但其要紧还处于实验时期。
科技在进展,3D打印技术在成熟,3D打印技术早晚会成熟到能到完成各项医疗任务。
(二)、深切建筑领域
在建筑行业里,利用3D打印机打印建筑模型是普遍存在的现象,这种方式环保、快速而且本钱低,同时制作精美,除无法达到透视成效,完全合乎工程师和设计师的要求,同时又能节省大量建模材料。
因为3D打印机规格和材料的限制,目前咱们无法直接打印出一座建筑,也无法打印生产建筑所需的一张一瓦;
正因为材料不透明性质的限制,咱们在打印建筑模型时无法进行建筑内部打印,模型表面有形,内部空虚,应用价值较低。
当3D打印技术克服以上技术困难时,它将完全进入建筑领域。
(三)、3D打印食物
3D食物打印技术与3D打印技术同时进展,它是3D打印技术与食物加工技术结合的产物,综合了机电操纵技术、数字建模技术、材料科学与食物制造等方面的先进技术,具有很高的科技含量。
3D食物打印机采纳了一种全新的电子蓝图系统,不仅方便打印食物,同时也能帮忙人们设计出不一样式的食物。
该打印机所利用的“墨水”均为可食用性的原料,如巧克力汁、面糊、奶酪等。
一旦人们在电脑上画好食物的样式图并配好原料,电子蓝图系统便会显示出打印机的操作步骤,完成食物的“搭建”工程。
这款食物打印机将大大简化食物的制作进程,同时也能够帮忙人们制作出加倍营养、健康而且有趣地食物,这款3D食物打印机上市后,可供家庭及餐馆等不同场所利用。
世界首款3D食物打印机——Foodini,是西班牙创业公NaturalMachines研制出的,是一款融“食物、技术、艺术和设计”于一身的家用食物机械,通过量个喷嘴的不同组合,能够制作出种类各异的食物,如披萨、巧克力、意面和汉堡等。
Choctory是国内首台能够成熟打印3D立体模型的巧克力打印机,由南京增材制造(3D打印)研究院自主研发所得。
目前已进入工业测试时期。
2015年5月12日,3D打印巧克力亮相第二十八届中国国际烘焙展览会。
这次展出的众多异形3D打印巧克力确实是由该Choctory制作而成。
咀嚼和吞咽食物是老年人常见的问题,在医学上称之为“吞咽困难”。
3D打印食物可谓是老年人的福音。
因为3D食物打印材料的特殊性,食物很容易咀嚼和吞咽,这关于老人来讲即便牙齿不全也能吃到自己喜爱的食物。
3D食物打印机极可能成为老人护理行业的革新者。
健康饮食是21世纪人们比较注重的一个切身健康利益的话题,3D打印技术能够依照不同的人物需求,打印出符合儿童、青青年、妊妇和老人等营养需求的食物,能给肥胖者和患病者(如3高、糖尿病等)带来专门大的便利和帮忙。
3D打印食物外观和味道与原先食物相似,口感更好。
目前,3D食物打印技术还处于工业测试时期,待技术成熟以后将3D食物打印技术商品化,市场必然广漠。
(四)、3D打印产品商业化
中国人口众多,假牙市场规模广大,将3D打印技术应用到假牙生产中,不仅将原先需要半年多次手术的周期降低到5个小时,而且将原先需要1到2万的本钱降低到5000元左右。
3D打印假牙还处于临床实验时期,当其技术成熟到临床时,可想而知其市场规模会有多大。
当前,已有许多淘宝店售卖3D打印产品,但要紧以文具等低端产品为主,要紧仍是技术限制了3D打印产品商业化的进展。
若是3D打印技术成熟,材料丰硕,3D打印产品走进千家万户并非是梦。
(五)、文物爱惜
2013年,史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·
杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览,因此博物馆用了一个庞大的3D打印替代品放在了原先雕塑的位置。
这启发了咱们将3D打印技术应用到文物爱惜中。
确实,博物馆中需要很多替代品来代替原始作品,爱惜其不受环境或意外事件的损坏。
在考古现场,可能年代久远,文物损坏程度不一,通过3D打印成立虚拟模型,可将文物信息数据化保留,利用不同的材料打印出模型供人们鉴赏。
(六)、对机械方面的阻碍
一、对传统制造业的阻碍
与传统制造业的“减材制造技术”相反,3D打印遵从的是加法原则,即“逐层叠加”原则,提高了原材料和能源的利用率。
3D打印技术完全能够离开传统的刀具、夹具和机床,从而大幅降低了生产本钱和缩短了加工周期。
3D打印无漏油现象,不需要利用冷却液等,因此减少了对环境的阻碍。
相较于传统的车、铣、镗、钻、刨、拉、磨等复杂工艺,而且能加工出的结构有限,3D打印技术能够不仅不需要这些复杂繁琐的加工工艺,而且能实现复杂结构产品的设计制造,成型产品的密度也加倍均匀。
当前,因为3D打印受到各类限制,其还不足以在传统制造业造成专门大的阻碍。
当3D打印技术完成成熟,材料等条件知足要求,3D打印将代替部份传统制造业。
二、对模具制造业的阻碍
模具,作为工业之母,在3D打印技术进展的的冲击下将受到必然的阻碍。
前瞻产业研究院《2013-2017年中国模具制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》分析以为,短时间内3D打印可不能震撼模具制造业的地位。
目前3D打印技术并非适合批量生产,生产一件和生产1万件的本钱单价大体相等,而且目前3D打印单个产品所需的时刻较长。
在规模经济效应的阻碍下,大量量生产中模具在我国占据明显优势,在非批量、周密要求不高的产品制造领域,模具不具有替代性。
而在非批量的、周密的和尖端的产品制造中3D打印应用的潜力较大,比如航空航天、医疗器械等领域。
从久远来看,随着3D打印技术的进展,以后打印效率的提高及本钱的降低,3D技术对模具行业的阻碍将不容小觑。
利用金属材料,通过3D打印性能够快速打印出模具,这不仅减少了模具制造的时刻周期,加倍减少了人力和物力的投入,3D打印技术很有可能代替现有模具制造技术。
3D打印机不仅能够打印出模具,还能打印出由模具生产的产品,但因为相关于模具生产,3D打印单个产品所需的时刻较长,因此3D打印技术和模具制造技术有必然的相容互补性。
例如,企业在开发新产品时,能够用3D打印技术制造模具,再用传统制造技术进行批量生产。
结论
3D打印,作为第三次“工业革命”的核心技术,进展迅速,备受关注。
深切了解3D打印,并把握其一些大体技术,在以后的进展中必能收益。
目前,3D打印还存在很多不足,在必然层度上限制了其进展和阻碍。
随着科技的进展,3D打印必能冲破材料等因素的限制,在各个领域中造成专门大的阻碍。
致谢
感激哈尔滨工业大学刘晋春等主编的第五版《特种加工》提供的选题参考和相关基础知识,感激XX百科,维基百科等解决了3D打印中的大体常识性问题,感激南京3D打印研究院近期微博上发布的有关3D食物打印机打印巧克力等相关新闻,专门感激中国知网提供的相关期刊文献。
谢谢!
参考文献
[1]龚炳铮.EDI与电子商务.北京:
清华大学出版社,2004年,280~297.
作者名.书名.版本(如为第一版能够省略),出版地:
出版社,出版日期,引用内容所在页码(宋体五号)
[1]刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工[M].第五版,北京:
机械工业出版社,2014,169~178.
[2]金庆同.特种加工[M].北京:
航空工业出版社,1988.
[3]卢清萍.快速原型制造技术[M].北京:
高等教育出版社,2001.
[4]梁偲,王雪莹,陈颖健.全世界趋势2030——新技术的阻碍[EB/OL].上海科普作家网,(2013-02-27).htpp:
[5]云虹,郭毕佳
.快速成型技术的典型方式比较[J],
武汉纺织工学院学报,1996.
[6]Objettango系列类橡胶材[EB/OL].[2013-11-09].H申俊嘉.基于战略性新兴产业进展的产学研创新合作研究我国当前产学研究[J].治理科学研究,2009,29(6):
1~6.
[8]盛永祥,孙庆华,吴洁.产学研合作组织之间交流方式和谐均衡问题的研究[J].软科学,2012,26(8):
23~26.
[9]许伟.国内外产学研结合模式进展状况及启发[J].长春理工大学学报:
社会科学版,2008,21(3):
121~124.