3D打印技术的缺点及解决办法

1、一、 结 合现有 3D 打印技术的研究现状,阐述现有3D 打印技术的缺点,以及该缺点的解决办法,针对现有某一种3D 打印方法进行改进。简述 3D 打印技术未来的发展方向（2000 字以上）。现有 3D 打印技术的缺点及解决方法1、 材料的限制目前主流的3D打印技术可以实现聚合物塑料、某些金属或者陶瓷打印，但目前无法实现打印的材料还非常多。材料的限制主要表现为两个方面的限制, 一方面 , 目前的 3D 打印技术可打印的材料种类有限, 无法完全适应工业生产中所需的各种各样的材料的打印。这使得 3D 打印技术只能应用于一些特定场合，普及推广仍有很大的障碍。另一方面，针对特定的3D打印机，可打印的材料

2、种类更就是特定的几种或几类, 这使得针对每种或每类材料, 就需要设计专属的3D 打印机 , 通用性不如传统的机械加工好。虽然目前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，否则材料依然会就是3D打印的一大障碍。解决方法 : 针对以上两方面问题, 可以以这样的思路寻求解决方案。一、研发新材料, 这也就是国家目前大力发展的方向。通过研发新型的打印性能好、材料性能还能达到传统材料要求材料，提高3D打印技术的通用性。二、提高 3D打印机本身的通用性。可以从模块化设计角度出发 , 本体结构保持一致, 对不同种类或类型的材料, 只改变部分部件如喷头, 而且部件的拆装性能要好, 方便

3、更换。2、 打印效率低效率低可以从两个角度进行分析。一、 与传统机械加工比较, 机械加工就是在毛坯的基础上减材形成, 通常毛坯与零件之间相差的材料较少, 即需要去除的材料少, 加工比较快;而 3D 打印技术必须将所有零件实体所需材料通过增材方式堆叠, 材料体积大。所以从去除或堆叠得材料体积量来比较, 增材的体积量通常比减材的体积量要大。二、从成型运动方面考虑,传统的机械加工主运动多为旋转运动，而3D打印技术为直线运动，旋转运动更容易达到更大的速度 , 而且保持一定的稳定性,3D 打印技术的扫描运动为直线运动, 很难达到较大的速度。因此 ,3D 打印技术不仅所需加工的体积量大, 而且运动速度受限

4、, 所以综合加工效率低。解决方法: 针对问题一, 可以考虑在一定的规则毛坯材料上增材, 减少需要打印的材料量,主要就是用于大批量生产情况下, 预先设计一系列实体轮廓中所包含的最小毛坯, 在毛坯的基础上打印。针对问题二, 从机构学角度, 可以设计可高速运动的机构, 如并联机构。另外也需要协调设计材料, 增快其熔融速度或凝固速度。还可以从软件及轨迹规划角度着手, 采用梯度设计思想 , 对于有强度等方面要求的, 填充率选择大一些, 其她部分填充率小一些, 而不就是像目前整个实体都选择同一填充率。3、质量与精度低:首先就是质量问题, 由于3D 打印采用“分层制造 , 层层叠加”的增材制造工艺, 层与层

5、之间的结合再紧密, 也无法与传统模具整体浇铸而成的零件相媲美, 而零件材料的微观组织与结构决定了零件的物理性能如强度、刚度、耐磨性、耐疲劳性、气密性等大多不能满足工程实际的使用要求。其次就是精度问题，由于3D打印技术固有的成型原理及发展还不完善，其打印成型零件的精度包括尺寸精度、形状精度与表面粗糙度都较差, 不能作为功能性零件, 只能做原型件使用 , 从而其应用将大打折扣。解决方法 : 对于质量问题, 可以考虑从打印路径的角度出发, 使打印纹理走势与零件主要受力方向一致, 增加其强度, 防止在力的作用下, 零件发生撕裂或破坏。对于精度问题, 尽可能研究高分辨率打印技术, 将层分辨率降低, 但也

6、要考虑与打印效率的匹配问题。另外可以增减材技术相结合 , 通过减材技术进行表面处理或其她后处理。二、针对现有的一种3D打印方法的改进针对SLA打印原理，就是利用一个紫外激光器进行二维扫描，来实现逐层材料的固化，这样 扫描会特别慢, 效率较低。提出这样的改进思路: 将单个激光器改为一种二维的屏幕型激光器,通过程序控制, 将三维模型进行实体分层, 然后每打印一层, 该面激光器显示的就就是该层的形状 , 从而实现该层的直接成型, 而省去了扫描的程序, 这样打印速率会明显提高, 这样效率会提高很多。 三、3D打印技术未来的发展方向1、 材料方面: 在新材料技术的推动下, 更多的材料种类可以被打印, 而

7、且材料的性能比现有材料更好。同一打印机可打印的材料种类增多, 就是的 3D 打印技术更加普及。2、效率方面: 从硬件与软件层面都较现有技术有提高, 打印效率实现质的飞跃。3、 质量与精度方面: 通过改进现有技术, 或者与其她工艺结合, 质量与精度都可以达到零件的要求 , 而并非只能打印快速原型。4、多材料复合打印: 在材料种类越来越多、材料性能越来越好的情况下, 多材料复合打印更能充分发挥各种材料的性能优势, 就是未来的一个发展趋势。4、新型原理的出现:3D 打印技术就是比较广义的定义, 事实上只要能进行材料增加的技术都可 用于3D打ER,尤其就是在微纳3D打印技术方面，各种新技术在最近几年已

8、经大量涌现。5、应用领域变广: 目前的 3D 打印技术已经应用于制造领域、建筑领域、航天、军工、汽车、生物科技等领域, 在未来的发展中, 学科交叉已经成为热门趋势, 因此 3D 打印也会向更多的领域延伸。6、生产模式的改变：随着3D打印技术的进一步普及，工业领域的生产与设计模式会发生一些显著的变化，生产方式也会发生相应的变化，定制化个性化的生产成为可能。二、根据现有3D打印技术相关知识，设计一种新的3D打印方法，可结合目前尚未用于3D打印领域的相关技术。画出所设计技术的原理图，并详分步骤细说明其工作原理、 实施步骤与优点。实现FDM8；种材料复合打印的一些想法： 可打印的材料有不同的种类，每种

9、材料具有各自的优势，如强度、刚度、轻质等方面。对于每一种材料，又有几个不同的系列，体现为材料力学性能的不同，分别用于不同的零件 要求。 每种材料都设计特定的喷嘴，这种喷头就是标准化、系列化的，方便更换，更换方式可参考加 工中心刀库换刀的方式进行。每种喷头可打印一系列的材料，这些材料有预先的安装接口 ，当更换材料系列时，喷头部件 移动到相应接口 ，材料方便送入喷头。 实际打印操作时，可结合工程分析软件，对零件力学性能要求进行分析，可以将零件不同部 位用不同材料进行打印，各自充分发挥各种材料的性能优势 ，使整体的零件能达到实用要 求。例如承受应力较小的部分，可以用低强度材料，如果有减重要求，此时可选用轻质材料 承受应力较大的部分，