3D打印技术在制造领域的应用

1、多媒体技术结课论文3D打印技术在制造领域的应用2015.6.9众所周知，18世纪晚期，工业革命让大规模制造物品成为现实，并且以前所未有的方式改变了全球的经济和社会格局。现在，一种新的生产制造技术3D打印技术的横空出世，或许可以和工厂的的出现相媲美。其实所谓“3D打印机”，就是可以直接制造出真实的物体的设备。3D打印的原理很简单，它首先将物品转化为3D 数据，然后再逐层分切打印，打印时，3D打印机用粉末而非纸张进行打印。粉末会一层层地被特殊的胶水粘合，按照不同的横截面图案固化，并一层层叠加，像做蛋糕那样创建三维实体，最终一个完整的物品就会在粉末槽成型。 “3D打印”是添加剂制造技术的一种形式，其

2、概念脱胎于快速成型(Rapid Prototyping)技术，后者早在20世纪80年代便已广泛应用于航天、医疗和汽车工业的模型制作。相对于其他的添加剂制造技术而言，3D打印机具有速度快、价格便宜、高易用性等优点。例如，卫星每减重一公斤，即可减少10万美元的发射成本。通过运用点对网的3D打印零件，卫星的减重比已达到30%，远超过去减重13%的期望。既然早在上世纪80年代就已出现3D打印机了，可为什么迟至近几年才有了大规模的应用呢？3D打印技术在原理上来说并不稀奇，只是在平面的X轴和Y轴之上增加了一个Z轴，用材料堆积的方法实现了立体的一次打印成形。不过新观念和技术相较于传统未必一定具有优势，往往其

3、他关联技术的发展才是开启它巨大潜力的钥匙。但是真正让这些优势转化为现实的却是计算机技术、材料技术和网络这三把钥匙。凭借着三把钥匙，3D打印技术将带给人类社会一个崭新的未来1 曾靖皓3D打印新世界的无穷未来与现实障碍N上海证券报。根据3D打印机的原理，只要电脑能设计出的产品，或是对原来的物体进行360度的扫描，打印机就能根据这些数据把它制作出来。对设计师来说，3D打印这一解决方案简直就是救星，原来需要数天才能到手的实物模型，数小时便能制作成型，若要进行修改，也可随时打印。在成熟的计算机技术和大型设计软件配合上3D打印机，可以丝毫不差呈现出全尺寸的设计模型，若要修改，只需在电脑文件上调整，然后重新

4、打印，设计成本大为降低，从创意到定型，时间也大约只有原来的四分之一。以前很多传统工艺难以生产的复杂零配件，现在都可以低成本制造了，而且一些高难度设计也变得异常简单。而这还只是3D打印机给传统工业带来革新的一个侧面。如今，3D打印的业务已在世界各地蓬勃发展，从飞机到自行车，从日常用品到牙齿模型，包括在福特、保时捷、摩托罗拉、诺基亚、惠普、成飞等企业的研发生产线上，都能看到3D打印机的身影，但离实现大规模产业化、工程化应用还有一定距离。一些公司已经开设了一些小规模的店内3D大头照拍摄馆。未来，简单的3D扫描设备和软件将会越来越普及，而且消费成本也会越来越便宜，甚至还会出现一些便携式的3D拍摄设备。

5、还将有更多的新企业开设3D拍摄馆。更为重要的是，这些扫描和拍照工具将为大规模的定制化拍摄奠定基础，并能够让更多的公司为每一个客户拍摄定制化的3D照片2 搜狐IT2015年3D打印技术往哪儿走？看这五大发展趋势OL(2014-12-21)2015-06-09/20141221/n407140441.shtml。此外，很多公司的设计师们也开始用3D打印机做一些有趣的事情，比如耐克、阿迪达斯、彪马等公司用它们打印新的运动鞋模型。使用了Objet公司的3D打印机的彪马称，这项新技术使他们的原型生产时间减少了75%，从4天减少为1天，还省去了与较远的工作点沟通的麻烦，减

6、少了设计的错误3 3D族三维打印影响彪马和锐步OL(2013-03-09)2015-06-09/2013/03/09/2593。而汽车生产商捷豹路虎则表示，其树脂基部件已有超过三分之一由Objet公司的3D打印机生产。其实，大家能看到的3D打印应用只是冰山一角，某些军工领域早已成熟运用。而且诸如航空航天等高精尖领域对成本不敏感，零件多为单次小批量生产，恰恰与3D打印的特性相符。然而，3D打印材质的可用性目前还存在很大局限性。Xerox PARC的研究人员正在致力于可打印电子产品的研究，如随机存储器，传感器以及晶体管等，这就意味着消费者可以根据的自己设计来打印

7、手机或者MP3播放器之类的电子产品。同时，3D打印材料性能还不够稳定，且材料的通用性比较差、成本高企，也制约着3D打印在工业领域应用的进一步发展。以目前在3D打印工业应用中使用最多的钛合金材料为例，其一公斤的价格为20003000元左右。这意味着做一个20多公斤的零件要花5、6万元，而传统铸造业只用花几百元就能搞定，这使得3D打印在“高精尖”以外的其他工业领域难以推广开来。材料成本为何居高不下？业内人士指出，业内对3D打印材料的投入还不够，材料市场尚未形成充分竞争。剑桥大学工程学院制造研究所教授Bil ONeil表示，不少3D打印巨头又做设备又做材料，材料与设备捆绑式销售，相对封闭的系统导致成

8、本难以降下来4 丁舟洋工业3D打印“叫好不叫座”N每日经济新闻4。不可否认的是，大批量生产几乎能够提供任何人们想要的产品，但是这些产品都是标准化的，比较千篇一律，在个性化方面已经无法满足人们日益增长的需求，在机械化和流水线盛行的年代，人们对于手工的东西都有特别的亲切感，所以我们仿佛有回到手工制造时代的趋势，无疑，手工生产的东西更加“地道”，品质精良，内涵丰富，但是手工制造耗时巨大，所以3D打印技术出现的正是时候，一方面既可以满足人们对个性化产品的追求欲，另一方面又可以大大提高产品的生产效率。若居家使用3D打印机，餐具、电筒、首饰、箱包、鞋袜、玩具等都可以DIY了。与给公司和设计师们带去的好处相

9、比，3D打印机在个人市场的发展更值得期待。3D打印机对传统工业市场带来最大冲击，无疑是催生了一个新市场，这就是利基市场，说得通俗点就是小众市场。传统工业是大规模同质化生产，带来的是一个类似的生活模式，你只能被动接受那些工业品，个性产品是富人享受的奢侈品。3D打印由于极其低廉甚至是免费的设计成本，无论生产多少个体成本都相同，这让追求个性化的产品市场成倍数增长。加上网络高度发达，你可以在免费网站获取设计文件加以个性化改进，便可网售你的产品。简单地说，只要有创意，任何一个人都可成为这个市场的供应商。这个市场不会完全取代传统工业生产，但一个分散化、低成本、低风险、差异化的工业生产时代已成为无法阻挡的现

10、实。这将留给我们一个巨大的创业空间。在西方，这个新创业浪潮正在以创客运动的方式逐步扩大。在生活领域。由于材料的不断扩展，用3D打印机制造食品也不再是什么难事，数字厨房很快就会成为现实。打印一座建筑，不过需要一个大点的打印机而已。可能不久以后，衣食住的需求都可在家里或一个就近的打印店里获取。3D打印技术最具潜力的作用将体现在医疗健康领域。人们已经看到从颅骨和面部植入假体材料到低成本的低成本的假体，再到可更换的气管等在内的诸多3D打印产品。在牙齿矫正和治疗上，3D打印机的运用已很广泛了，它还让假肢制作变得更为精确和艺术，义肢不再是个丑陋的替代品，在减轻使用者痛苦的同时，还会带来精神上的释放。如今3

11、D打印机已可打印干细胞，如果找到激活的方法，那么打印器官和人体组织也将不再遥远，这将挽救大量的生命，延长我们的寿命。未来，在此领域还将充满更多的新创意。尽管打印完全功能的器官还需要一段时间，但是，为个别患者定制打印某种器官的能力将会出现。据独立报报道称，一名22岁的女子因为头颅骨过厚而饱受折磨，过厚的头颅骨对大脑施加的压力导致了她严重的头痛和视力下降，其运动控制能力也开始逐渐受损。Utrecht医学大学的研究人员在澳大利亚公司Anatomics的帮助下，使用3D打印机创造出一个满足特别需要的塑料头盖骨。经过23小时的手术，这名患者的头盖骨被塑料头颅骨替换。在手术执行三个月后，研究人员宣布手术取

12、得了成功，病人已经恢复了视力并返回了工作岗位5 老爹网荷兰使用3D打印颅骨替代人体颅骨手术获得成功OL(2014-04-01)2015-06-09/story?sid=389645。在某些情况下，3D打印产品最终耗费的成本和零售店产品的价格差不多，3D打印不具备规模经济的优势，价格方面的优势尚不明显。所以对于大多数产品来说，不管你是打印1件还是100件，价格都相差无几。不过，相信随着3D技术的愈加成熟，价格问题会慢慢得到解决。十年前，3D打印机的造价仍十分昂贵，动辄数万美元，如美国的3D SyStem公司于2003年推出的InVision打印机，价格为

13、5.99万美元；同年Z Corp公司也上市了自己的三维打印机，报价从5.6万到2.89万美元不等6 费伟三维打印机直接打出汽车模型N环球时报2004-05-10（12）。2006年，美国康奈尔大学两位科学家发起了一个专门研究低成本家用3D打印机的项目，名为“FabHome Project”，经过一段时间的努力，他们真的研制出一台低成本的3D打印机，原材料价值2400美元7 邱月烨3D制造力：3D打印机要革“制造”的命J21世纪商业评论, 2012, 8。携3D打印机小型化、桌面化的趋势，越来越多的厂商将目光投向了个人市场。在另一家公司Makerbot的网站上，一台名为MakerBot Repl

14、icator的家用3D打印机售价仅为1749美元。这一价位，其实已低于激光打印机在1985年时的价格水平8 明轩CES最佳电子产品获奖名单：最佳平板花落华硕OL(2012-01-13)2015-06-09/a/20120113/000343_1.htm。未来，3D打印不仅是一种打印、扫描和共享内容的新方式，而且还将增加打印的精密度、规模以及更好的选择材料。而且打印成本也将下降。总体而言，功能性材料将进入市场，而且还将出现更加先进的打印程序，更加先进的3D打印机走向市场。一些初创型企业也会研发出更快、更便宜的3D打印设备。今天的3D打印就像上世纪90年代的互联网，前端技术、硬件已经积累到一定程度，一旦发展起来，后端的应用规模与产值将会爆发出难以想象的巨大能量。桌面级3D打印机的普及只是时间问题，最终取决于3D打印机自身的工艺改造和技术完善。桌面级3D打印机有几大趋势：一是桌面3D打印机将变得更为小巧、便于携带，外表上看起来更时尚，几年后它将会