婧-3d技术进展综述

1、3D 打印技术进展综述3D 打印，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。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、其他领域都有所应用。以及一、3D技术3D 打印技术与 3D 印刷是两个完全不同的概念。3D 印刷是将分离成不同角度的红、蓝两张，然后将这两张按照规定的视差距离套印在一起，并用特殊眼

2、镜来形成 3D 视觉效果，或者将经过特殊处理后，直接印刷在特殊的光栅板上，从而呈现 3D 视觉效果的印刷技术。而 3D 打印技术是指采用三维喷墨打印技术，通过分层加工与叠加成形相结合的方法，逐层打印增加材料来生成 3D 实体，达到与激光成型等其他 3D 模型制造技术相同 3D 真实物体的数字制造技术。3D按照所使用技术的不同，其工作原理可分为两类：1.基于三维打印技术的 3D基于三维打印技术的 3D先由桶送出一定量的原材料粉末，粉末在加工上被滚筒推成薄薄一层，接着打印头在需要成形的区域喷出一种特殊的黏合剂。此时，遇到黏合剂的粉末会迅速则仍保持松散状态。每喷完一层，加工黏结，而没有遇到黏合剂的粉

3、末就会自动下降一点，根据电脑切片的结果不断循环，直到实物完成。完成之后只要扫除松散的外层粉末便可获得所需制造的三维实物。2.基于熔融沉积制造技术的 3D基于熔融沉积制造技术的 3D的工作原理是先在 3D的控制软件中导入由 CAD 生成的实物数据，经处理生成支撑材料和热喷头的运动路径。然后热喷头会在计算机的控制下根据实物的截面轮廓信息在打印平面上进行平面运动，同时热塑性丝状材料由供丝机构送至热喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态后挤压出，并喷涂在相应的工作上。喷涂热塑性材料快速冷却后在平台上形成一层厚度约 0.1 mm 的轮廓薄片，形成了一个 3D 打印截面。将这个作业过程不断循环，承载工作台高度

4、随之不断降低，一层层的熔覆 3D 打印截面形成多层堆叠，最终获得所需的三维实物。二、3D 打印具有如下特点和优势1）数字制造：借助 CAD 等将产品结构数字化，驱器设备加工制造成器件；数字化文件还可借助网络进行传递，实现异地分散化制造的生产模式2）降维制造( 分层制造) ：即把三维结构的物体先分解成二维层状结构，逐层累加形成三维物品。因此，原理上 3D 打印技术可以制造出任何复杂的结构，而且制造过程更柔性化。堆积制造：“从下而上”的堆积方式对于实现非匀致材料$功能梯度的器件更有优势。三、3D 打印技术许多相互竞争的技术是可用的。它们的不同之处在于以不同层构建创建部件，并且以可用的材料的方式。一

5、些方法利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”。例如：选择性激光烧结（selective laser sering，SLS）和混合沉积建模（fused deition ming，FDM），还有一些技术是用液体材料作为打印的“墨平板印刷（ stereolithography ， SLA ） 、分层实体制造水” 的， 例如： （laminated object manufacturing，LOM）。3D 打印的技术主要包括 SLA、FDM、SLS、LOM 等工艺，下面绍三种主流技术：简单介1、光刻造型技术(SLA)：可以想象一下把一根黄瓜切成很薄的薄片再拼成一整根。先由把 3D 的数字模

6、型，“切”成若干个平面，这就形成了很多个剖面，在工作的时候，有一个可以举升的，这个周围有一个液体槽，槽里面充满了可以紫外线照射的液体，紫外线激光会从底层做起，最底层的，然后下移，优点：下一层，如此往复，直到最终成型。精度高，可以表现准确的表面和平滑的效果，精度可以达到每层厚度 0.05毫米到 0.15 毫米。缺点：可以使用的材料有限，并且不能多色成型。2、熔融沉积成型技术，同样是需要把 3D 的模型薄片化，但是成型的原理不一样。学过高等数学的朋友都知道积分，熔融沉积成型技术，就是把材料用高温熔化成液态，然后通过喷嘴挤压出一个个很小的球状颗粒，这些颗粒在喷出后立即，通过这些颗粒在空间的排列组合形

7、成实物。优点：精度更高、成型实物强度更高、可以彩色成型。缺点：成型后表面粗糙。3、选择性激光烧结(简称 SLS)不同材料的粉末为原料SLS 工艺又称为选择性激光烧结，由德克萨斯大学分校的C.R. Dechard 于研制成功。SLS 工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的 CO2 激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。选择性激光烧结的特点：材料多样且性能接近普通工程材料；无碾压步骤因此 Z 向的精度不容易保证好

8、；工艺简单，不需要碾压和掩模步骤；使用热塑性材料可以制作活动铰链之类的零件；成型件表面多粉多孔，使用密封剂可以改善并强化零件；使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料。每种技术都有各自的优缺点，因而一些公司会提供多种以供选择。一般来说，主要的考虑是打印的速度和成本，三维的价格，物体原型的成本，还有材料以及色彩的选择和成本。可以直接打印金属的价格昂贵。有时候人们会先使用普通的三维件。五、3D 打印相关Blender、SketchUp、AutoCAD在 3D 打印的制作过程中，用到 计上（不包括其余过程中的常用的操作来制作模具，然后用这些模具制作金属部的方面应该是在 3D 打印的三维

9、模型设）。模型的设计可以说是整个 3D 打印过程的部分，是 3D 打印产品的根本。在此介绍几种建立三维数字化模型的建模。Blender：Blender 是一个开源的多轻量级全能三维动画制作，提供从建模，动画，材质，渲染，到音频处理，剪辑的一系列动画短片制作解决方案。blender 以为内建，支持 yafaray 渲染器，同时还内建引擎。ing）、完整集成的创作套件，提供了全面的 3D 创作工具，包括建模（muv（uv-map）、贴图（texturing）、索链关连（rigging）、蒙皮（skinning）、动画（animation）、粒子（particle）和其它系统的模拟、控制（scrip

10、ting）、渲染（rendering）、制作； SketchUp：（comiting）、后期处理（t-production）和Sketchup 是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具。SketchUp同 3dmax 等 3 维制作同样，有丰富的模型资源，在设计中可以直接调用、等进行编辑任务。AutoCAD：AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是Autodesk 公司首次于 1982 年开发的自动计算机辅助设计，

11、用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行。它的多文档设计环境，让非计算机专业也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD 具有广泛的适应性，它可以在五、总结目前存在的主要问题系统支持的微型计算机和工作站上运行。3D 打印技术已经取得了显著的进展，但仍存在以下几方面问题：1）3D 打印的耗材。耗材是目前制约 3D 打印技术广泛应用的关键。目前已研发的材料主要有 开发出、树脂和金属等，然而 3D 打印技术要实现领域的应用，

12、就需要的可打印材料，根据材料特点深入研究加工、结构与材料之间的关系，开发质量测试程序和方法，建立材料性能数据的规范性标准等。此外，在一些关键产业领域，寻找合适的材料也是一大，例如空客概念飞机的仿真结构，要求机身必须透明且有很高的硬度。为符合这些要求就需要研发新型的复合材料。Eerox PARC的研究员正在致力于可打印电子产品的新工艺研究，但是目前的可用原料还不多。在打印材料方面，以色列 Objet 公司处于领先地位。最近，该公司宣布为Connex 系列多材料 3D新开发了 39 种新的“数字材料”，可供客户选择的基本材料已多达 90 种。这些材料的质地、韧性、刚度、强度都各不相同。该公司目前可

13、提供 107 种“数字材料”，这些材料都是由公司提供的基本材料复合而成，这样可使设计师、工程师和制造商能够非常精确地模拟其最终产品的材料性能。用户使用 Connex 多材料 3D种，可以在一个模型中同时使用多达 14不同硬度和的材料。此外，目前对金属材料进行 3D 打印的需求尤为迫切，如工具钢、不锈钢、钛合金$镍基合金$银和金等，但目前这些打印技术尚未完全突破。2）3D据由于 3D本身。，世界上目前只有一种 3D能够同时打印出多种材料的产品。打印工艺发展还不完善，快速成型零件的精度和表面质量大多不能满足工程直接使用要求，只能做原型使用。3D 打印产品由于采用叠加制造工艺，层与层之间连接得再紧密

14、，目前也很难与传统锻件相媲美。3）3D 打印的价格。目前，3D 打印不具备规模经济的优势，价格方面的优势尚不明显。目前， 1kg 打印材料少则几百元，多则要 4 万元左右，因此 3D 打印技术在一段时间里还无法全面取代传统制造技术。但是在单件小批量、个性化订制和网络社区化生产方面，对于大多数产品来说，不管打印 1 件还是 100 件，价格都相差无几，因而 3D 打印具有无可比拟的优势。4）知识的保护。3D 打印技术的意义不仅在于改变资本和工作的分配模式，且也在于它能改变知识的规则。该技术的出现使制造业的成功不再取决于生产规模，而取决于创意。然而，单靠创意也是很的，模仿者和创新者都能轻而易举地在市场上快速推出新产品，极有可能就像当初的音乐领域一样盗