2019.08.01

上海3D打印分享:3D打印机的原理是什么?

上海3D打印

萌芽期     

多数人看来3D打印还是一个新生事物,其实在二十年前3D打印设想已开始酝酿。设计领域许多人都知道3D CAD3D计算机辅助设计)。从70年代诞生到现在,3D CAD经历了几十年的发展,已经成为广大设计人员的有力工具之一和很多设计领域的重要标准。而快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术几乎与3D CAD的发展同步,人们从使用3D CAD的那天起就希望方便地将设计“转化”为实物,因此也就有了发明3D打印机的必要。    

在目前的3D打印机行业中,Z CorporationStratasys两家公司的产品占有绝大多数市场份额。提到3DPThree Dimensional Printing,三维打印)几乎就是美国Z Corporation公司的代称。早在1994年,几个来自MIT(麻省理工学院)的科研和技术专家就发明了3DP技术并申请了专利。1997年,为了将3DP技术推向市场,Z Corporation公司正式成立。从那时起,Z Corporation就一直占据着3D打印机市场的半壁江山。      

 成立于1990年的美国Stratasys公司率先推出了基于FDM技术的快速成型机,并很快发布了基于FDMDimension系列3D打印机。由于,FDM技术有其得天独厚的优势,适合汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造及工艺品制作等领域使用,因此StratasysFDM快速成型机目前在全球RP市场已占有近半的比例。      

我国对3D打印技术也同样有十分强烈的需求。自90年代初国内就有多所高校开始自主知识产权的RP技术研发,但是相比RP技术领先的美国、日本等国家,国内还没有一款达到国际水平的3D打印机推向市场,只有部分有实力的企业和科研院到专业的RP3D打印服务商那里租用3D打印机或者订制模型。国内RP技术在研究队伍、资金投入和普及范围等多方面还有很长的路要走。比较而言,港台地区RP技术应用更为广泛。港台地区相比内地RP技术起步较早—很多高校、企业都有自己的3D打印设备。只不过,港台地区RP技术的重点是应用与推广,而并非自主研发。

成长期     

与计算机和网络发展相一致,在经过20-30的萌芽期,3D打印进入快速成长期。      

2011年9BBC NEWS报道,德国弗劳恩霍夫研究所的一个小组,使用3D打印技术和一种称为“多光子聚合技术”,成功地打印出人造血管。通过这一过程打印出来的血管可以与人体组织相互“沟通”,不会遭器官排斥。打印时使用的“墨水”是生物分子与人造聚合体。    

2011年10月,一辆名为“Urbee”的汽车在加拿大温尼伯艺术画廊举行的展会上首次公开亮相,它包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过3D打印设备生产的。它用电和汽油作为混合动力,车速可达每小时100公里至110公里。

2011年12月,Theo Jansen展示一套采用“3D打印机”制作的风动机械装置,唯一使用的材料就是PVC。这个机械装置需要通过风驱动上面的大扇叶,带动内部的机械齿轮让装置行走,就像一个多足的机器人在那里爬行。   

2012年的TED大会上,能打印出肾的3D打印机使人眼前一亮。这次打印出的肾组织只是一个雏形,只是用于实验操作。短期内不能被用于临床应用中。但神奇的效果却产生了震撼效应。    

2012年3月,来自维也纳科技大学的研究人员推出了“纳米级”3D打印机,它可以创建复杂的对象,比如微型F1赛车、维也纳圣史蒂芬大教堂和伦敦塔桥的微型模型等,它们甚至比一粒沙子还要小。这种打印机使用液态树脂,采用一种名为“双光子光刻”的高新技术,通过激光使树脂硬化成形。

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